Ứng dụng công nghệ GIS phân chia lưu vực bộ phận phục vụ công tác cảnh báo lũ lưu vực sông lam

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN NGUYỄN QUANG CHUNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS PHÂN CHIA LƯU VỰC BỘ PHẬN PHỤC VỤ CÔNG

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN

NGUYỄN QUANG CHUNG

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS PHÂN CHIA

LƯU VỰC BỘ PHẬN PHỤC VỤ CÔNG TÁC CẢNH BÁO LŨ LƯU VỰC SÔNG LAM

ĐỒ ÁN KHÓA ĐH1T Ngành: Thủy văn

NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS TRẦN DUY KIỀU

Hà Nội - 2015

1

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN

NGUYỄN QUANG CHUNG

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS PHÂN CHIA

LƯU VỰC BỘ PHẬN PHỤC VỤ CÔNG TÁC CẢNH BÁO LŨ LƯU VỰC SÔNG LAM

Ngành: Thủy văn

Hà Nội - 2015

2

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Khoa Khí tượng Thủy văn – Trường Đại học Tài Nguyên và Môi trường Hà Nội đã truyền thụ kiến thức cho em trong suốt quá trình học tập vừa qua Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tiến sỹ Trần Duy Kiều, thầy đã hướng dẫn, chỉ dạy tận tình để em hoàn thành đồ án

Tôi cũng xin cảm ơn các bạn trong lớp DH1T và những người thân đã cùng chia sẻ giúp đỡ, động viên tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành nhiệm vụ học tập và đồ án này

Trong khuôn khổ của đồ án, do hạn chế về thời gian cũng như khả năng của bản thân, mặc dầu đã có nhiều cố gắng nhưng không tránh khỏi còn những hạn chế và thiếu sót Vì vậy em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy cô

Em xin chân thành cảm ơn

Sinh viên thực hiện Nguyễn Quang Chung

3

MụC LụC

LỜI CẢM ƠN Error! Bookmark not defined.

MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ XÃ HỘI LƯU VỰC SÔNG LAM 11

1.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN 11

1.1.1 Vị trí địa lý 11

1.1.2 Địa hình 12

1.1.3 Địa chất 13

1.1.4 Thổ nhưỡng 14

1.1.5 Thảm phủ thực vật 14

1.2 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ- XÃ HỘI 15

1.2.1 Đặc điểm dân cư 15

1.2.2 Đặc điểm kinh tế 16

1.3 ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG- THỦY VĂN 17

1.3.1 Mạng lưới quan trắc Khí tượng- Thủy văn 17

1.3.1 Đặc điểm khí hậu 18

1.3.2 Đặc điểm thủy văn 19

1.4 NHẬN XÉT 23

CHƯƠNG 2:CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA PHÂN CHIA LƯU VỰC BỘ PHẬN BẰNG CÔNG NGHỆ GIS 24

2.1 VAI TRÒ CỦA VIỆC PHÂN CHIA LƯU VỰC BỘ PHẬN 24

2.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP PHÂN CHIA LƯU VỰC BỘ PHẬN 25

2.2.1 Lựa chọn phương pháp phân chia lưu vực bộ phận 25

2.2.2 Giới thiệu về hệ thống thông tin địa lý GIS 28

2.3 ỨNG DỤNG GIS PHÂN CHIA LƯU VỰC BỘ PHẬN SÔNG LAM 34

4

2.3.1 Nguyên tắc phân chia lưu vực bộ phận 34

2.3.2 Nội dung và kết quả phân chia lưu vực bộ phận sông Lam 34

CHƯƠNG 3:ĐẶC ĐIỂM LŨ CỦA CÁC LƯU VỰC BỘ PHẬN LƯU VỰC SÔNG LAM 45

3.1 TÌNH HÌNH LŨ LỤT TRÊN LƯU VỰC SÔNG LAM 45

3.2 ĐẶC ĐIỂM LŨ 47

3.2.1 Lưu vực sông Nậm Mô- Nậm Nơn 47

3.2.2 Lưu vực sông Hiếu 49

3.2.3 Lưu vực hạ thượng nguồn sông Cả 52

3.2.4 Lưu vực trung lưu sông Cả 55

3.2.5 Lưu vực sông Ngàn Phố 59

3.2.6 Lưu vực sông Ngàn Sâu 61

3.2.7 Lưu vực sông La 64

3.2.8 Nhận xét 66

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

PHỤ LỤC 72

5

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT

CSDL Cơ sở dữ liệu

DEM Digital Elevation Model

KTTV Khí tượng - Thủy văn

6

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1-1: Một số chỉ tiêu hành chính- dân cư Nghệ An- Hà Tĩnh 16 Bảng 2-1: lưu vực bộ phận và trạm khống chế 43 Bảng 3-1: Lưới trạm thủy văn lưu vực sông Nậm Mô- Nậm Nơn 48 Bảng 3-2: Đặc trưng mực nước lũ thực một số trận lũ điển hình trên lưu vực sông Nậm Mô- Nậm Nơn 48 Bảng 3-3: Thống kê một số trận lũ lớn trên lưu vực sông Nậm Mô- Nận Nơn 49 Bảng 3-4: Lưới trạm thủy văn lưu vực sông Hiếu 50 Bảng 3-5: Đặc trưng mực nước lũ một số trận lũ điển hình trên lưu vực sông Hiếu 50 Bảng 3-6: Thống kê một số trận lũ lớn trên lưu vực sông Hiếu 51 Bảng 3-7: Lưới trạm thủy văn lưu vực hạ thượng nguồn sông Cả 53 Bảng 3-8: Đặc trưng mực nước lũ một số trận lũ điển hình trên lưu vực hạ thượng nguồn sông Cả 54 Bảng 3-9: Thống kê một số trận lũ lớn trên lưu vực hạ thượng nguồn sông Cả 54 Bảng 3-10: Lưới trạm thủy văn lưu vực trung lưu sông Cả 56 Bảng 3-11: Đặc trưng mực nước lũ một số trận lũ điển hình trên lưu vực trung lưu sông

Cả 57 Bảng 3-12: Thống kê một số trận lũ lớn trên lưu vực trung lưu sông Cả 58 Bảng 3-13: Lưới trạm thủy văn lưu vực sông Hiếu 59 Bảng 3-14: Đặc trưng mực nước lũ một số trận lũ điển hình trên lưu vực sông Ngàn Phố 60 Bảng 3-15: Thống kê một số trận lũ lớn trên lưu vực sông Ngàn Phố 60 Bảng 3-16: Lưới trạm thủy văn lưu vực sông Ngàn Sâu 62 Bảng 3-17: Đặc trưng mực nước lũ thực đo một số trận lũ điển hình trên lưu vực sông Ngàn Phố 63 Bảng 3-18: Đặc trưng mực nước lũ thực đo một số trận lũ điển hình trên lưu vực sông Ngàn Sâu 63 Bảng 3-19: Lưới trạm thủy văn lưu vực sông La 65

7

Bảng 3-20: Đặc trưng mực nước lũ thực đo một số trận lũ điển hình trên lưu vực sông

Ngàn Phố 65

Bảng 3-21: Thống kê một số trận lũ lớn trên lưu vực sông Hiếu 66

Bảng 3-22: Tổng hợp đặc điểm lũ trên lưu vực sông Lam 68

Bảng PL1: Đặc trưng dòng chảy mùa lũ trên lưu vực sông Lam 72

Bảng PL2: Danh sách trạm Khí tượng và điểm đo mưa 73

Bảng PL3: Danh sách trạm Thủy văn 75

Bảng PL4: Các đặc trưng hình thái các lưu vực bộ phận lưu vực sông Lam 42

8

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Bản đồ lưu vực sông Lam 11

Hình 2-1: Các thành phần chính của GIS 28

Hình 2-2: Bản đồ phân chia lưu vực bộ phận bằng công nghệ GIS 44

Hình 3-1: Thống kê thiệt hại về người trên lưu vực sông Cả 1990-2010 45

Hình 3-2: Thống kê thiệt hại về kinh tế trên lưu vực sông Cả 1990-2010 46

Hình 3-3: Đường quá trình một số trận lũ điển hình trên lưu vực sông Hiếu 51

Hình 3-4: Đường quá trình một số trận lũ điển hình trên lưu vực hạ thượng nguồn sông Cả 55

Hình 3-5: Đường quá trình một số trận lũ điển hình trên lưu vực trung lưu sông Cả 58

Hình 3-6: Đường quá trình một số trận lũ điển hình trên lưu vực sông Ngàn Phố 61

Hình 3-7: Đường quá trình một số trận lũ điển hình trên lưu vực sông Ngàn Sâu 64

9

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Lũ là loại thiên tai xảy ra thường xuyên và nghiêm trọng trên thế giới, trong đó

có Việt Nam Đặc biệt, trong những năm gần đây tình hình mưa lũ ở miền Trung nói chung và tại lưu vực sông Lam nói riêng diễn biến ngày càng phức tạp Tại lưu vực sông Lam, lũ thường xuyên xảy ra với xu hướng ngày càng tăng về cường độ và tần suất đã gây ra những thiệt hại to lớn về người, tài sản như các trận lũ điển hình năm

1978, 1988, 2002, 2005, 2010, 2011 Để ngăn ngừa và giảm nhẹ thiệt hại do lũ gây ra, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng cần làm tốt công tác qui hoạch, phòng chống và giảm nhẹ thiệt hại do lũ gây ra mà công việc quan trọng cần tiến hành đầu tiên là đánh giá và phân vùng nguy cơ lũ lụt phục vụ công tác cảnh báo, dự báo lũ Ngày nay kết hợp với

sự phát triển của khoa học kỹ thuật, hệ thống thông tin địa lý (GIS) đang dần trở thành công cụ đa năng, hiệu quả và hữu ích được ứng dụng trong nhiều ngành trong đó có Thủy văn như: phân chia lưu vực bộ phận phục, tính toán đặc trưng lưu vực, tính mưa bình quân lưu vực, thành lập bản đồ ngập lụt, dự báo ngập lụt và giảm nhẹ thiên tai Do vậy, ứng dụng công nghệ GIS phục vụ công tác cảnh báo lũ mang ý nghĩa quan trọng trong việc qui hoạch, phòng tránh, giảm nhẹ thiệt hại do lũ gây ra

Xuất phát từ yêu cầu thực tế và mục đích trên em đã lựa chọn đề tài tốt nghiệp:

“Ứng dụng công nghệ GIS phân chia lưu vực bộ phận phục vụ công tác cảnh báo

lũ lưu vực sông Lam”

2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu

- Mục tiêu nghiên cứu:

+ Ứng dụng của GIS phân chia lưu vực bộ phận từ đó phân vùng nguy cơ lũ phục vụ cảnh bảo lũ

+ Nghiên cứu đặc điểm lũ trên các lưu vực bộ phận lưu vực sông Lam

- Phạm vi nghiên cứu:

+ Phạm vi không gian: lưu vực sông Lam phần Việt Nam

+ Phạm vi thời gian: các trận lũ điển hình trên lưu vực sông Lam trong mùa lũ

10

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp phân tích, thống kê, tổng hợp: thu thập tài liệu về mạng lưới khí tượng thủy văn, tài liệu địa hình, thảm phủ thực vật và phân tích đặc trưng của các trận

lũ điển hình

- Phương pháp tổng hợp phân tích tài liệu: tổng hợp tài liệu về các trận lũ đã từng xảy ra trên khu vực nghiên cứu

- Phương pháp viễn thám và GIS: sử dụng phần mềm ArcGIS, Mapinfo và modul HEC-GeoHMS để phân chia lưu vực bộ phận

4 Nội dung nghiên cứu:

Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung nghiên cứu được trình bày trong 3 chương:

Chương 1: Điều kiện địa lý tự nhiên- xã hội lưu vực sông Lam

Chương 2: Cơ sở khoa học của phân chia lưu vực bộ phận bằng công nghệ GIS Chương 3: Đặc điểm lũ của các lưu vực bộ phận lưu vực sông Lam