mục lục Lời cảm ơn .iii Lêi cam ®oan iv Tãm t¾t v Danh mục thuật ngữ viết tắt ix Danh sách bảng biểu ix Danh sách hình Vẽ x Mở đầu .1 Ch−¬ng 1: Tổng quan số liệu vùng đồng sông hồng, thái bình 1.1 Giíi thiƯu 1.2 Các loại số liÖu 1.2.1 Số liệu thuỷ văn 1.2.2 Sè liƯu khÝ t−ỵng 1.2.3 Số liệu địa hình sông 11 1.2.4 Bản đồ số 12 Ch−¬ng 2: xư lý số liệu đầu vào cho mô hình tính toán thuỷ lực, thuỷ văn 16 2.1 Mô hình thủy lực 16 2.1.1 Mạng sông 18 2.1.2 Ô ruộng (Ô chứa) 19 2.1.3 Khai toán mặt cắt 19 2.1.4 Tạo giá trị mực nớc lu lợng làm điều kiện ban đầu 21 2.1.5 Vấn đề xác định hệ số nhám chỉnh kết 22 2.2 Mô hình thủy văn 23 vi 2.3 So sánh kết tính toán với số liệu thực đo 24 2.4 Tạo ®å ngËp lôt 25 Chơng 3: Công nghệ GIS việc mô tả tranh ngập lụt 27 3.1 Giíi thiƯu 27 3.2 C«ng nghƯ GIS 28 3.3 Các khả công nghệ GIS 29 3.4 Các thành phần c«ng nghƯ GIS 31 3.5 Đặc điểm chung phần mềm công cụ GIS 33 3.6 T×nh h×nh øng dơng c«ng nghƯ GIS 42 3.7 Mục đích sử dụng GIS ngân hàng liệu 43 Chơng 4: xây dựng ngân hàng liệu 44 4.1 Nắm bắt yêu cầu 44 4.1.1 Mô tả nghiệp vụ toán 44 4.1.2 Mô hình ca sử dụng nghiệp vụ 46 4.1.3 C¸c ca sư dơng nghiƯp vơ 47 4.1.4 Mô tả chi tiết gói ca sử dơng 47 4.1.5 C¸c thùc thĨ nghiƯp vơ 49 4.2 Ph©n tÝch 53 4.2.1 Ph©n tÝch tõng ca sư dơng 53 4.2.2 Mô hình phân tích 92 4.3 ThiÕt kÕ 95 4.3.1 Gãi ca sư dơng Qu¶n lý sè liƯu KTTV 95 4.3.2 Gói ca sử dụng Quản lý số liệu địa hình sông 97 4.3.3 Gói ca sử dụng Quản lý số liệu đồ 99 4.3.4 Gãi ca sư dơng KÕt nối với mô hình tính toán 100 KÕt luËn 102 Danh mục công trình tác giả 104 Tài liệu tham khảo 105 vii Phô lôc 107 Phô lôc A: ThiÕt kÕ chơng trình 107 A1 Ca sử dụng tạo đồ ngập lụt 107 A2 Ca sư dơng Khái toán mặt cắt sông 108 A3 So sánh kết tính toán mô hình tính toán với số liệu thực đo 109 Phơ lơc B: Mét sè giao diƯn chÝnh chơng trình 112 B1 Giao diện chÝnh 112 B2 Bản đồ mặt cắt sông 113 B3 Truy vÊn số liệu thủy văn 114 B4 Truy vÊn sè liÖu m−a 114 B5 Sè liệu thủy văn trung bình 115 B6 Truy vÊn sè liÖu x,y mặt cắt 115 B7 Số liệu cao độ đê 116 B8 Tạo ®å ngËp lôt 116 viii Danh mục thuật ngữ viết tắt Từ cụm từ Hệ thống thông tin địa lý Từ viết tắt GIS Ngôn ngữ mô hình hóa UML Tõ tiÕng Anh Geographic Information System Unified Model Language thống Mô hình thủy lực chiều TL1, 1D One Demention Model Mô hình thủy lực chiều TL2, 2D Two Demention Model Mô hình số độ cao DEM Digital Evaluation Model Khí tợng, thủy văn KTTV Biểu đồ BĐTT Sequence Diagram Biểu đồ lớp đối tợng thực BĐLĐTTT thi Danh sách bảng biểu Bảng 1.1 Dạng sè liƯu mùc n−íc, l−u l−ỵng n−íc cđa mét sè trạm Bảng 1.2 Số lợng mặt cắt sông 11 Bảng 1.3 Danh sách đồ số 12 ix Danh sách hình Vẽ Hình 1.1 Vị trí trạm đo mực nớc, lu lợng nớc Hình 1.2 Dạng đờng trình số liệu thuỷ văn Hình 1.3 Dạng biểu đồ cột số liệu khí tợng 10 Hình 2.1 Mạng lới sông ngòi ô lới tính toán 17 Hình 2.2 Chia mặt cắt thành hình thang 19 Hình 2.3 Một đoạn file đầu vào chứa thông số mặt cắt ngang 21 Hình 2.4 Đờng trình mực nớc trạm thuỷ văn Hà Néi cđa trËn lị th¸ng 8/1999 25 H×nh 4.1 Sơ đồ tiến trình dự báo lũ lụt 45 Hình 4.2 Mô h×nh ca sư dơng nghiƯp vơ 46 Hình 4.3 Mô hình miền nghiệp vô 52 Hình 4.4 BĐTT hệ thống cập nhật trạm quan trắc 54 Hình 4.5 BĐLĐTTT ca sử dụng cập nhật trạm quan trắc 55 Hình 4.6 BĐTT ca sử dụng cập nhật trạm quan trắc 55 Hình 4.7 BĐTT hệ thống quản lý số liệu m−a 57 H×nh 4.8 BĐLĐTTT ca sử dụng quản lý số liệu ma 58 Hình 4.9 BĐTT ca sử dụng qu¶n lý sè liƯu m−a 59 Hình 4.10 BĐTT hệ thống cập nhật sông 61 Hình 4.11 BĐLĐTTT ca sư dơng cËp nhËt s«ng 62 Hình 4.12 BĐTT ca sử dụng cập nhật sông 62 Hình 4.13 BĐTT hệ thống cập nhật mặt cắt sông 64 Hình 4.14 BĐLĐTTT ca sử dụng cập nhật mặt cắt sông 65 Hình 4.15 BĐTT ca sử dụng cập nhật mặt cắt sông 66 Hình 4.16 BĐTT hệ thống quản lý số x,y mặt cắt 68 Hình 4.17 BĐLĐTTT ca sử dụng quản lý số liệu x,y mặt cắt 69 Hình 4.18 BĐTT ca sử dụng quản lý số liệu x,y mặt cắt 70 x Hình 4.19 BĐTT hệ thống quản lý số liệu cao độ đê 72 Hình 4.20 BĐLĐTTT ca sử dụng quản lý số liệu cao độ đê 73 Hình 4.21 BĐTT ca sử dụng quản lý số liệu cao độ đê 74 Hình 4.22 BĐTT hệ thống quản lý số liệu đồ 76 Hình 4.23 BĐLĐTTT ca sử dụng quản lý số liệu đồ 77 Hình 4.24 BĐTT ca sử dụng quản lý số liệu đồ 78 Hình 4.25 BĐTT hệ thống ca sử dụng Khái toán mặt cắt sông 80 Hình 4.26 BĐLĐTTT ca sử dụng Khái toán mặt cắt sông 81 Hình 4.27 BĐTT ca sử dụng Khái toán mặt cắt sông 81 Hình 4.28 BĐTT hệ thống ca sử dụng Tạo số liệu đầu vào cho mô hình thuỷ văn 83 H×nh 4.29 BĐLĐTTT ca sử dụng Tạo số liệu đầu vào cho mô hình thuỷ văn84 Hình 4.30 BĐTT ca sử dụng Tạo số liệu đầu vào cho mô hình thuỷ văn 85 Hình 4.31 BĐTT hệ thống ca sử dụng So s¸nh sè liƯu tÝnh to¸n víi sè liƯu thùc ®o 87 Hình 4.32 BĐLĐTTT ca sử dơng So s¸nh sè liƯu tÝnh to¸n víi sè liƯu thùc ®o 88 H×nh 4.33 BĐTT ca sử dụng So sánh số liệu tính toán với số liệu thực đo 88 Hình 4.34 BĐTT hệ thống ca sử dụng Tạo đồ ngập lụt 90 Hình 4.35 BĐLĐTTT ca sử dụng Tạo đồ ngập lụt 91 Hình 4.36 BĐTT ca sử dụng Tạo đồ ngập lụt 91 Hình 4.37 Mô hình phân tích gói ca sử dụng Quản lý số liệu KTTV 92 Hình 4.38 Mô hình phân tích gói ca sử dụng Quản lý số liệu địa hình sông 93 Hình 4.39 Mô hình phân tích gói ca sử dụng Quản lý số liệu đồ 93 Hình 4.40 Mô hình phân tích gói ca sử dụng Kết nối với mô hình tính toán 94 Hình 4.41 Biểu đồ lớp ca sử dụng Qu¶n lý sè liƯu mùc n−íc 95 Hình 4.42 BĐTT thực thi ca sử dụng Quản lý sè liƯu mùc n−íc 96 xi H×nh 4.43 BĐTT thực thi ca sử dụng Cập nhật mặt cắt 98 Hình 4.44 Biểu đồ lớp ca sử dụng Cập nhật mặt cắt 98 Hình 4.45 BĐTT thực thi ca sử dụng Quản lý số liệu đồ 99 Hình 4.46 BĐTT thực thi ca sử dụng Tạo số liệu vào cho mô hình thủy văn 100 Hình 4.47 Biểu đồ lớp ca sử dụng Tạo số liệu vào cho mô hình thủy văn 101 Hình 4.48 Biểu đồ lớp ca sử dụng Quản lý số liệu đồ 101 Hình A1.1 BĐTT thực thi ca sử dụng Tạo đồ ngập lụt 107 Hình A1.2 Biểu đồ lớp ca sử dụng Tạo đồ ngập lụt 107 Hình A2.1 BĐTT thực thi ca sử dụng Khái toán mặt cắt sông 108 H×nh A2.2 BiĨu líp ca sư dơng Khái toán mặt cắt sông 109 Hình A3.1 BĐTT thực thi ca sử dụng So sánh kết 110 Hình A3.2 Biểu đồ lớp ca sử dụng So sánh kết 111 xii Mở đầu Công nghệ thông tin ngày thâm nhập vào tất lĩnh vực đời sống x hội Một lĩnh vực có tính thời đợc nhà khoa học nớc đặc biệt quan tâm Thđy tin häc (Hydroinformatics) Thđy tin häc lµ mét lÜnh vực khoa học mới, liên ngành phát triển giới Nội dung Thuỷ tin học tích hợp kiến thức Cơ học chất lỏng, Thuỷ văn, Toán học, Công nghệ thông tin nhằm nghiên cứu vấn đề nớc (lũ lụt, bảo vệ khai thác hợp lý nguồn nớc, chất lợng v công nghệ môi trờng nớc) Hng năm từ 15/6 đến 15/9 c dân vùng đồng châu thổ sông Hồng v sông Thái Bình phải sống tình trạng bị uy hiếp nạn lũ lụt Chỉ thập kỷ qua đ phải chứng kiến trận lũ lớn năm 1945, 1969, 1971, 1995 1996, gây thiệt hại lớn ngời tài sản [1] Lu vực sông Hồng, sông Thái Bình nằm vùng gió mùa Đông Nam á, chịu ảnh hởng trực tiếp không khí nóng ẩm Thái Bình Dơng ấn Độ Dơng nên hàng năm thờng xảy ma lũ lớn lu vực sông, gây lũ lụt nghiêm trọng toàn vùng đồng trung du Bắc Bộ Chỉ vòng 50 năm qua đ có tới trận lũ lớn có mực nớc vợt mực nớc thiết kế đê Hà Nội từ 0,7 đến 1,5 m Các trận lũ đ gây vỡ đê nhiều nơi làm ngập hàng trăm ngàn đất tự nhiên hàng triệu ngời bị ảnh hởng, gây tổn thất hàng ngàn tỷ đồng Do tác động biến đổi khí hậu toàn cầu, nạn phá rừng khai thác tài nguyên bừa bi toàn lu vực, nên xu lũ lụt ngày gia tăng, năm gần lũ xảy với quy mô lớn thờng xuyên so với năm đầu kỷ Các yếu tố bất lợi thời tiết gia tăng có đột biến, nh trận lũ tháng 8/1996 bo số gây nên trận lụt lớn sông Đà khoảng thời gian 100 năm gần [1] Do ý nghĩa quan trọng ®èi víi ®êi sèng, kinh tÕ x héi, ®Ỉc biƯt thời kỳ có nhiều biến động phức tạp khí hậu toàn cầu; vấn đề nghiên cứu sở khoa học cho việc đề xuất giải pháp tổng thể dự báo, phòng tránh lũ - lụt thu hút đợc quan tâm đầu t thích đáng nhà nớc, nh nhà khoa học nớc giới Các thành tựu ngành khoa học công nghệ khác đ nhanh chóng đợc đa vào sử dụng việc nghiên cứu sở khoa học cho việc dự báo, phòng chống giảm nhẹ thiên tai lũ - lụt Then chốt việc xây dựng sở khoa học cho công tác dự báo, phòng chống giảm nhẹ thiên tai lũ - lụt xây dựng đợc hệ thống công cụ công nghệ cho phép mô phỏng, dự báo trình tự nhiên, trình xảy tác động ngời dẫn tới hình thành tình trạng lũ - lụt, cho phép đánh giá lựa chọn phơng án phòng tránh kiểm soát Hệ thống công cụ công nghệ phải đợc kiểm định chặt chẽ qua tài liệu lịch sử, nh qua tiêu chuẩn đợc xây dựng thống Hiện giới nhà khoa học quan tâm giải vấn đề khoa học làm sở cho việc dự báo đề xuất phơng án kiểm soát lũ lụt tổng thể Ngày nhiều chơng trình, dự án, đề tài nghiên cứu vấn đề khoa học - công nghệ phức tạp làm sở khoa học cho việc xây dựng kế hoạch hành động trờng hợp xảy tình trạng lũ lụt khẩn cấp (ngập lụt vỡ đập, vỡ đê, lũ quét, ) Trong nớc, để chủ động phòng tránh v hạn chế tác hại lũ lụt phủ thị cho Bộ Nông nghiệp v phát triển nông thôn thực chơng trình Phòng chống lũ đồng sông Hồng, sông Thái Bình Nhiều đơn vị tham gia, nhiều nghiên cứu khoa học công nghệ đ đợc triển khai nhằm tăng cờng khả nâng cao chất lợng công nghệ dự báo, nh công cụ phục vụ cho việc đánh giá, ®Ị xt c¸c biƯn ph¸p kiĨm so¸t lị – lơt vùng Đồng sông Hồng, Thái Bình Việc số liệu không thống đơn vị ảnh hởng nhiều tới kết tính toán, so sánh mô hình đơn vị khác Do đề tài này, nghiên cứu, xây dựng ngân hàng liệu thống vùng đồng sông Hồng, Thái Bình với mục tiêu giúp cho đơn vị quan tâm đến phòng chống lụt bo có ngân hàng liệu hoàn chỉnh với số liệu đồng sông Hồng, Thái Bình Ngoài chiết xuất liệu dới nhiều dạng khác phục vụ cho mục đích so sánh với số liệu tính toán từ mô hình nh nguồn số liệu đầu vào cho mô hình tính toán thuỷ lực thuỷ văn Để đạt đợc mục tiêu trên, thực đề tài, đ sử dụng phơng pháp nghiên cứu khác Để khảo cứu vấn đề, sử dụng phơng pháp phân tích tổng hợp tài liệu Khi thực hiện, sử dụng phơng pháp thu thập, tổng hợp số liệu thực nghiệm Khi phát triển ứng dụng, sử dụng phơng pháp phân tích thiết kế hớng đối tợng Ngoài việc sử dụng cách tổng hợp phơng pháp trên, với kỹ cần thiết nh: kỹ tìm hiểu công cụ, kỹ lập trình, kỹ soạn thảo, đ sử dụng công cụ nh: công cụ phần mềm tự động hoá trình phát triển phÇn mỊm Rational Rose, sư dơng phÇn mỊm nhóng MapObject 2.0, sử dụng Internet để tra cứu tài liệu, Về mặt lý thuyết, đề tài đ khảo sát phơng pháp phân tích thiết kế hớng đối tợng UML góp phần tăng hiểu biết phơng pháp luận phát triển phần mềm hớng đối tợng Một đóng góp khác đề tài ứng dụng công nghệ thông tin lĩnh vực phòng chống lũ lụt từ thúc ®Èy ... này, nghiên cứu, xây dựng ngân hàng liệu thống vùng đồng sông Hồng, Thái Bình với mục tiêu giúp cho đơn vị quan tâm đến phòng chống lụt bo có ngân hàng liệu hoàn chỉnh với số liệu đồng sông Hồng,. .. sử dụng việc nghiên cứu sở khoa học cho việc dự báo, phòng chống giảm nhẹ thiên tai lũ - lụt Then chốt việc xây dựng sở khoa học cho công tác dự báo, phòng chống giảm nhẹ thiên tai lũ - lụt xây... động phòng tránh v hạn chế tác hại lũ lụt phủ thị cho Bộ Nông nghiệp v phát triển nông thôn thực chơng trình Phòng chống lũ đồng sông Hồng, sông Thái Bình Nhiều đơn vị tham gia, nhiều nghiên cứu