ĐẶC điểm mưa lũ và lũ lưu vực SÔNG HƯƠNG và TÍNH TOÁN lũ THIẾT kế lũ PMF CÔNG TRÌNH hồ CHỨA tả TRẠCH TỈNH THỪA THIÊN HUẾ

ĐẶC ĐIỂM MƯA LŨ, LŨ LƯU VỰC SÔNG HƯƠNG VÀ TÍNH TOÁN LŨ THIẾT KẾ, LŨ PMF CÔNG TRÌNH HỒ CHỨA TẢ TRẠCH TỈNH THỪA THIÊN -HUẾ ThS. Phạm Việt Tiến Trung tâm Ứng dụng Công nghệ KTTV-Trung tâm KTTV Quốc gia 1. Các hình thế thời tiết gây mưa lớn và đặc điểm mưa lũ lưu vực sông Hương Mùa mưa lũ trên lưu vực sông Hương phân làm 2 thời kỳ: mưa lũ tiểu mãn vào tháng V-VI do hoạt động của gió tín phong. Lượng mưa lũ tiểu mãn thường nhỏ song có năm khá lớn, nhất là khi có sự kết hợp với loại hình thời tiết khác có thể gây ra mưa lũ lớn nhất nă m như trận mưa lũ tháng V/1989. Mùa mưa lũ chính vụ từ tháng IX-XII. Có đến 90% các trận mưa lũ lớn trên lưu vực gây ra bởi sự kết hợp giữa các hình thế thời tiết khác nhau. Từ giữa tháng X đến giữa tháng XI hàng năm, không khí lạnh từ phía Bắc tràn xuống nước ta đẩy khối không khí nóng ẩm ngự trị trên lưu vực lên cao gây mưa cường độ lớn trên diện rộng, thời gian mư a kéo dài. Không khí lạnh còn có thể kết hợp với bão, ATNĐ gây mưa lớn, đặc biệt lớn. Lượng mưa trận trung bình 500 - 600 mm, lớn nhất trên 2000 mm, gây ra lũ lớn trên lưu vực. Phân tích những trận mưa lũ lớn trên lưu vực sông Hương có đặc điểm chung là: - Mưa lớn thường xảy ra vào 2 tháng X-XI (Bảng 1), đó là thời kỳ lượng nước trong sông khá lớn, lưu vực gần như bão hoà. - Mưa có cường độ lớn, lượng mưa ngày lớn nhất trên 500mm (tại Huế lượng mưa 24 giờ lớn nhất là 142 mm trong trận lũ tháng XI/1999). Mưa lớn kéo dài thành nhiều đợt, tạo nên trận mưa có 3-4 đỉnh, kéo dài từ 3-5 ngày. - Mưa lớn xảy ra trên diện rộng với lượng mưa khá đồng đều giữa các trạm đo mưa trên lưu vực. Bảng 1. Phân bố các trận mưa lũ 5 ngày lớn nhất trong các tháng tại Huế (1952-2001) Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Số lần 0 0 0 0 2 0 0 2 5 29 11 1 % 0 0 0 0 4 0 0 4 10 58 22 2 2. Đặc điểm lũ trên lưu vực sông Hương Lũ trên lưu vực tương ứng cũng có 2 thời kỳ là lũ tiểu mãn vào tháng V-VI và lũ chính vụ từ tháng IX-XII. Do lượng mưa lũ tiểu mãn thường thấp, kéo dài trong thời gian ngắn chỉ từ 1-3 ngày và đang là thời kỳ mùa cạn, mưa bị tổn thất lớn, lượng trữ nước ở các sông ít, nên đại đa số các năm lũ sinh ra nh ỏ, thường chỉ ở cấp báo động I. Song cũng Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT 419 có năm, trận lũ tiểu mãn lại là lũ lớn nhất năm (trận lũ tháng V/1989 có mực nước cao nhất tại Kim Long là + 410 cm, cao hơn mức báo động III là 110 cm). Lũ lớn nhất hàng năm thường xuất hiện từ giữa tháng X tới giữa tháng XI. Đặc điểm lũ lưu vực sông Hương thường là lũ nhiều đỉnh do mưa lũ kéo dài trong nhiều ngày gây ra. Quá trình lũ lên và xuống khá nhanh. Do địa hình lưu vực ngắ n và dốc, không có phần đệm trung lưu nên lũ tập trung rất nhanh về đồng bằng. Khi đến vùng đồng bằng và cửa sông, lũ gặp vùng đầm phá và thủy triều có biên độ thấp nên việc tiêu thoát lũ rất khó khăn, tạo ra ngập úng dài ngày cho khu vực này. Theo số liệu quan trắc mực nước tại trạm thuỷ văn Kim Long 23 năm (1977-1999) cho thấy: - Có 30 trận lũ có đỉnh vượt báo động III (H > 3,0 m ), trung bình mỗi năm có 1,4 trận; Có 4 năm xẩy ra 3 trận trong cùng năm; 5 năm xẩy ra 2 trận; 8 năm chỉ xẩy ra 1 trận; 6 năm không xẩy ra trận lũ nào vượt báo động cấp III. Lũ lớn vượt báo động cấp III tại Kim Long, phân bố trong các tháng ở Bảng 2 - Có 10 trận lũ mà đỉnh lũ vượt mức 4,0 m, trung bình từ 2-3 năm có 1 trận lũ, phân bố trong các tháng ở Bảng 3. - Có 4 trận lũ có đỉnh vượt 4,5 m, trung bình 4-5 nă m xảy ra 1 trận lũ, phân bố trong các tháng ở Bảng 4. Mực nước lớn nhất các trận lũ lịch sử trình bày trong Bảng 5. Bảng 2. Phân bố lũ trong các tháng vượt H > 3 m tại Kim Long (1977-1999) Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Số lần 0 0 0 0 1 1 0 0 5 12 10 1 % 0 0 0 0 3,3 3,3 0 0 16,7 40,0 33,3 3,3 Bảng 3. Phân bố lũ trong các tháng vượt H > 4 m tại Kim Long (1977-1999) Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Số lần 0 0 0 0 1 0 0 0 1 6 2 0 % 0 0 0 0 10 0 0 0 10 60 20 0 Bảng 4. Phân bố lũ trong các tháng vượt H > 4,5 m tại Kim Long (1977-1999) Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Số lần 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 1 0 % 0 0 0 0 0 0 0 0 0 80 20 0 Bảng 5. Mực nước đỉnh lũ lịch sử tại Kim Long (1977-1999) Năm 1953 1975 1983 1999 Mực nước (m) 5.50 5.32 4.90 5.81 Mực nước đỉnh lũ khá cao trong khi đó cao độ nền đường Lê Lợi dọc bờ sông Hương là +3,2m, Đập Đá Chỉ là +1,5m. Module đỉnh lũ có xu hướng tăng dần từ lưu vực sông Bồ sang sông Tả Trạch. Trận lũ tháng X/1983 có tài liệu đo lưu lượng đầy đủ nhất trên lưu vực sông Hương từ trước tới nay. Lưu lượng đỉnh lũ tại Cổ Bi là 2850 m 3 /s (M = 3,96 m 3 /s.km 2 ); Tại Bình Điền là 4020 m 3 /s (M = 7,05 m 3 /s.km 2 ); Tại Thượng Nhật là 1470 Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT 420 m 3 /s (M = 7,07 m 3 /s.km 2 ). Tài liệu đo lưu lượng 4 năm ở trạm thuỷ văn Truồi (F = 75,3 km 2 ) từ 1993 - 1996 cho thấy trong 2 năm liên tiếp 1995 - 1996 đã xuất hiện 2 trận lũ lớn vào 26/10/1995 có Q max = 1260m 3 /s (M = 16,7 m 3 /s km 2 ) và vào 23/10/1996 có Q max = 1271m 3 /s (M = 16,9m 3 /s km 2 ). Lưu lượng trung bình ngày tại các trạm thuỷ văn lưu vực sông Hương của trận lũ tháng X/1983 được thống kê ở Bảng 6. Trận lũ này có tần suất tại Kim Long khoảng 5-10%. Bảng 6. Lưu lượng trung bình ngày (m 3 /s) tại các trạm thuỷ văn trận lũ X/1983 Tên trạm 28/X 29/X 30/X 31/X 1/XI 2/XI 3/XI 4/XI Thượng Nhật 36.8 340 654 386 348 124 79.4 58.6 Bình Điền 66.5 628 2170 1630 1400 565 306 206 Cổ Bi 138 472 1790 1890 1160 515 296 216 Trận lũ tháng XI/1999 có tần suất tai Kim Long khoảng 1% - 1,5%, số liệu đo đạc thuỷ văn của trận lũ này trên lưu vực sông Hương rất hạn chế, cả lưu vực chỉ có duy nhất trạm Thượng Nhật là có đo lưu lượng, song với riêng trận lũ này, đó lại là điểm đặc biệt - lũ không lớn: so với trận lũ năm 1983, chỉ bằng một nử a về đỉnh và 80% về lượng lũ (Q max = 783m 3 /s, W 7ngày max = 140 triệu m 3 ). Số liệu đo lưu lượng trung bình ngày của trạm với trận lũ tháng XI/1999 ở Bảng 7. Bảng 7. Lưu lượng trung bình ngày tại trạm Thượng Nhật Ngày 1/XI 2/XI 3/XI 4/XI 5/XI 6/XI Q (m 3 /s) 110 380 358 242 253 180 Điều tra thực tế trận lũ tháng XI/1999 nhận thấy đặc điểm chung là trận lũ lớn nhất từ trước tới nay, mưa lũ có xu thế tăng dần từ thượng nguồn xuống hạ lưu sông Hương. Mực nước và lưu lượng đỉnh lũ đo đạc và điều tra tại một số vị trí trên lưu vực sông Hương cũng phả n ánh thực tế đó và có so sánh với trận lũ tháng X/1983 ở Bảng 8. Bảng 8. Kết quả đo đạc và điều tra thuỷ văn trận lũ 1983 và 1999 Trận lũ Cuối tháng X/1983 Cuối tháng XI/1999 Vị trí đo đạc Hmax (m) Qmax (m 3 /s) Hmax (m) Qmax (m 3 /s) Đập Tả Trạch 13.68 4500 16.08 7000-8000 Bình Điền 14.50* 4020* 15.84 5500-6000 Cổ Bi 8.96* 2850* 9.56 3500-4000 Thượng Nhật 1470* 783* Ngã Ba Tuần 10.07 11.76 Nham Biều 5.80 7.10 Kim Long 4.90* 5.81* Phú Úc 4.95* 5.18* Ngã Ba Sình 2.56 Hoà Duân 1.82 2.90 Cống Quan 2.09 3.20 Ghi chú : Số liệu (*) là thực đo. Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT 421 Số liệu điều tra và thực đo mực nước triều tại trạm Ca Cút ở phá Tam Giang từ năm 1978 -1982 cho thấy bình thường mực nước cao nhất trong mùa cạn khu vực đầm phá chỉ vào khoảng 0,3 – 0,5m. Trong mùa lũ do nứơc trên nguồn đổ về nhiều, mực nước cao nhất trong đầm phá có khi dâng cao đến 1,0 m, song dao động mực nước vẫn biến đổi theo thuỷ triều. Đặc biệt đối với nhữ ng trận lũ lớn và đặc biệt lớn như trận lũ năm 1983 và 1999, với lượng nước cực lớn từ trên nguồn đổ về thì 2 cửa biển tự nhiên là Thuận An và Tư Hiền không đủ để thoát nước, mực nước trong đầm phá dâng cao lên rất cao (mực nước cao nhất theo điều tra gần 2 m đối với trận lũ 1983 và gần 3 m đối với trận lũ 1999), dao động mự c nước hầu như không còn thấy tác động của thuỷ triều mà lên xuống theo quy luật lũ sông. Chênh lệch mực nước trong đầm phá và ngoài biển trận lũ 1999 tới gần 1,0 m, hậu quả là nước lũ đã phá thành cửa biển mới Hoà Duân rộng vài trăm mét để thoát ra biển. Phân tích các đường quá trình lũ trên lưu vực sông Hương cho thấy: 1. Lũ ở vùng thượng lưu có cường suất lên xuống khá nhanh, thời gian lũ lên khoảng 13 giờ tuỳ theo từng trận. 2. Lũ ở vùng đồng bằng có cường suất lũ lên lớn nhưng thời gian lũ xuống kéo dài do sự tiêu thoát lũ ở hạ lưu kém vì bị ảnh hưởng thủy triều, đầm phá. 3. Những trận mưa lớn kéo dài thường tạo ra các trận lũ dài ngày với nhiều đỉnh liên tiếp như trận lũ X/1983 và XI/1999. Một số trận lũ lớn điển hình trên lưu vực sông Hương Trong bài báo ‘History of Hue swamped by flood water‘ của Tiến sĩ Đỗ Đức Hùng, Viện Lịch sử đăng trên báo ‘Viet Nam News No-2959 November/7/1999 ‘có nêu: “Lịch sử đã ghi nhận: Từ năm 1801 - 1888, Huế và các vùng lân cận phải hứng chịu 40 trận lũ lớn. Trận lũ năm 1811 làm cho Hoàng Cung ngập sâu 3,36m, trước khi cửa Tư Dung bị phá vỡ. 17 năm sau, trận lũ năm 1828 làm cho toàn bộ kinh thành Huế ngập sâu 4,2m. Các trận lũ năm 1841, 1842 làm cho sàn và hành lang dẫn đến Lễ Đàn ở Hiếu Lăng và những bức tường thành phía Đông bị nứt vỡ nhiều, hơn 700 ngôi nhà bị sụp đổ, số lượng người chết rất nhiều. Trận lũ tháng 10/1844 làm cho hơn 1000 người thiệt mạng, 2000 ngôi nhà đã bị phá huỷ hoàn toàn khi mưa lũ bao phủ lên toàn bộ tỉnh Thừa Thiên - Huế, kinh thành Huế ngập sâu 4,2m, trong khi đó ở tỉnh láng giềng Quảng Trị có 79 người thiệt mạng, 3000 ngôi nhà bị lũ dâng cao tới 6,72 m cuốn đi. Hai trận lũ tiếp theo vào năm 1848 và 1856 quét đi hơn 1000 ngôi nhà ở Huế, hai phần của cửa Ngọ Môn bị sụp đổ. Huế còn phải hứng chịu một trận lũ lớn vào nửa đầu của thế kỷ XX-năm 1924. Trận bão đổ bộ vào vùng bờ biển này năm 1964 gây lũ lớn ở 3 tỉnh Thừa Thiên - Huế, Quảng Nam, Quảng Ngãi cướp đ i sinh mạng của gần 10.000 người….” Trận mưa lũ lớn đầu tháng XI/1999, lượng mưa 5 ngày liên tục lớn nhất từ (1- 5/XI) tại Huế là 2320,6mm, Truồi 2610,2mm, Nam Đông 1866mm, A Lưới 2116mm. Lượng mưa lớn nhất một số thời đoạn ngắn cũng được ghi nhận không những là kỷ lục của Việt Nam mà còn xấp xỉ với kỷ lục thế giới (Bảng 9). Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT 422 Hình 1. Thành nội Huế - trận lũ lịch sử tháng XI/1999 Diễn biến và thiệt hại do trận lũ tháng XI/1999 gây ra ở Thừa Thiên - Huế như sau: Do ảnh hưởng của đợt gió mùa Đông Bắc mạnh kết hợp với dải ATNĐ phía Nam đã gây ra trận lũ lịch sử đặc biệt lớn và bất ngờ từ ngày 1/XI đến 6/XI/1999 gây thiệt hại rất nghiêm trọng đến tính mạng, tài sản của nhà nước và nhân đân. Lượng mưa rất lớn trong 5 ngày tạ i nhiều nơi vượt hơn 2000 mm. Nước lên quá nhanh, vào lúc cao điểm tăng 1m/giờ làm vô hiệu mọi khả năng ứng cứu. Mức ngập bình quân 1,5 - 4 m, ở thượng nguồn sông Hương và sông Bồ có lúc nước cao hơn 8-9 m so với mức cũ, gây lũ quét trên diện rộng, phá huỷ hàng loạt cầu đường và nhà ở kiên cố. Diện ngập quá rộng, hơn 90% các khu dân cư kể cả vùng gò đồi và phía Tây đường QL - I, thời gian ngập kéo dài từ 4 - 9 ngày. Lúc l ũ cao nhất đã phá vỡ phá Tam Giang mở thành 5 cửa biển mới làm chia cắt và cô lập vùng biển, nguy cơ lâu dài là thay đổi hệ sinh thái vùng đầm phá. Hai cửa biển Hoà Duân và Tư Hiền rộng từ 500 - 600m cuốn theo 100 hộ với toàn bộ nhà cửa và tài sản. Sụt đất ở nhiều nơi như A Lưới, Phú Lộc gây thương vong cho người, lấp hầm ở đèo Phước Tượng. Sạt lở rộng trên chiều dài hàng cây số bờ biển, có nơi mất hàng trăm m. Trận lũ đã gây tổn thất lớn về nhân mạng và tiềm lực kinh tế - xã hội, hậu quả toàn diện và lâu dài không dễ gì khắc phục được. Tính đến ngày 12/XI/1999 có 372 người chết và mất tích. Tổng thiệt hại về vật chất toàn tỉnh ước tính 1762 tỷ đồng, trong đó: Giao thông - 600 tỷ; Nông nghiệp và PTNT - 307 tỷ ; Thuỷ sản 110 tỷ (trích báo cáo của UBND tỉnh Thừa Thiên - Huế ). Bảng 9. Lượng mưa lớn nhất thời đoạn của lưu vực sông Hương và kỷ lục thế giới. Vị trí Mưa 24h Mưa 48h Mưa 72h X (mm) Thời điểmX (mm) Thời điểmX (mm) Thời điểm Huế 1422 Từ 6h/2/3/99 đến 5h/3/11/99 1841,6 2 - 3/11 1999 2113,9 2 - 4/11 1999 Truồi 1630 Từ 17h/1/11/99 đến 16h/2/11/99 2200 2 - 3/11 1999 2320 2 - 4/11 1999 FocFoc la Reunion 1825 15 - 16/12 1952 Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT 423 Vị trí Mưa 24h Mưa 48h Mưa 72h Hsin – Liao TaiWan 2259 17 - 18/10 1967 Cherrapunji India 2759 12 - 14/9 1974 Tóm lại, lưu vực sông Hương là một vùng mưa lũ và lũ lớn của nước ta, trung bình cứ 10 năm lại xẩy ra một trận lũ lớn xuất hiện vào tháng X-XI, có sức tàn phá khốc liệt, huỷ hoại tính mạng và tài sản của nhân dân, các cơ sở hạ tầng, các công trình kiến trúc văn hoá lịch sử của vùng di sản văn hoá của nhân loại này. Đảng và Nhà Nước rất quan tâm đầu tư các công trình thuỷ l ợi, thuỷ điện lớn nhằm từng bước chế ngự tác hại của thiên tai về nước cho lưu vực này. Theo quy hoạch, các hồ chứa nước Tả Trạch (sông Tả Trạch), Bình Điền (sông Hữu Trạch) và Cổ Bi ( sông Bồ ) là các hồ chứa nước đa mục tiêu có nhiệm vụ chính là giảm thiểu thiên tai lũ lụt cho đồng bằng sông Hương và thành phố Huế. Công trình ưu tiên xây dựng đợ t đầu là hồ chứa nước Tả Trạch. Vì vậy, nghiên cứu ứng dụng tính toán lũ cho lưu vực sông Hương có ý nghĩa thực tiễn cho thiết kế xây dựng và quản lý vận hành công trình sau này. 3. Tính toán lũ thiết kế, lũ PMF dự án hồ Tả Trạch giai đoạn TKKT 3.1. Tính toán lũ thiết kế dự án hồ Tả Trạch giai đoạn TKKT Theo TCXDVN 285-2002, dự án hồ Tả Trạch thuộc loại công trình cấp II có tiêu chuẩn lũ thiết kế tần suất P = 0.5% và lũ kiểm tra P = 0.1%. Tính toán lũ thiết kế lưu vực hồ Tả Trạch được thực hiện bằng các phươ ng pháp tính toán khác nhau. Trong khuôn khổ báo cáo này, giới thiệu phương pháp tính quy định trong Quy phạm tính toán các đặc trưng thuỷ văn thiết kế (QPTL C 6-77) và kết quả đó đã được phê đuyệt để thiết kế công trình giai đoạn TKKT. Áp dụng công thức Xôcôlôpxki tính lưu lượng đỉnh lũ thiết kế và kiểm tra trong trường hợp thiếu số liệu quan trắc dòng chảy lũ, phải tính toán từ mưa cho các lưu vực có diện tích lớ n hơn 100 km 2 : Q max,P = 0.278 L TP T HoH )( − α δ.f.F + Q ng (1) trong đó: Lưu vực hồ Tả Trạch nằm trong phân vùng lũ lưu vực sông Hương có: - α là hệ số dòng chảy lũ: α = 0.88 - Ho là tổn thất ban đầu = 20 mm. - Thời gian lũ lên T L = τ xV L s 6.3 (2) - Chiều dài dòng sông tính đến tuyến đập Tả Trạch: Ls = 60 km - Vτ: là tốc độ tập trung nước trong sông lấy bằng (0.6 - 0.7 trung bình là 0.65) vận tốc bình quân lớn nhất ở mặt cắt cửa ra V max , xác định theo tài liệu thực đo tại các trạm trong và lân cận lưu vực nghiên cứu có V max = 2.5 m/s. - H TP : là lượng mưa thời đoạn sinh lưu lượng đỉnh lũ tần suất P: = Hnp.Ψ TP Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT 424 - δ: là hệ số hiệu chỉnh do thảm thực vật rừng, đầm lầy lấy bằng 1 - f: là hệ số hình dạng lũ, xác định từ số liệu thực đo lũ của một số trận lũ lớn tại trạm thuỷ văn tương tự Bình Điền năm 1983 và các trận lũ lớn nhất thực đo năm 2000 tại g ần tuyến đập Tả Trạch, tính theo công thức: f = W xTlxQ max3600 (3) Xác định được f = 1.2 - Q ng là dòng chảy ngầm lấy bằng giá trị dòng chảy TBNN (Qo): Q ng = Qo ≈ 55 m 3 /s Để tính toán lượng mưa ngày lớn nhất thiết kế cho lưu vực hồ Tả Trạch, sử dụng các nguồn số liệu quan trắc mưa của các trạm sau đây: - Chuỗi số liệu lượng mưa ngày lớn nhất của trạm Nam Đông, nằm trên lưu vực có số liệu dài 31 năm (1973-2003) - Chuỗi số liệu lượng mưa ngày lớn nhất dài 59 nă m không liên tục (1915-2003) tại Huế, có giá trị lượng mưa ngày lớn nhất năm 1999 là 978 mm, lớn hơn 3 lần giá trị lượng mưa ngày lớn nhất trung bình của chuỗi số liệu 59 năm, theo chỉ tiêu mưa lũ lịch sử, cần phải xử lý điểm đặc biệt lớn (ĐBL) này theo phương pháp Kriski- Menkel: Xo = N 1 (XN + n N 1 − ∑ = n i Xi 1 ) Cv = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − − +− − ∑ = n i N Xo Xi n N Xo X N 1 22 )1( 1 )1( 1 1 (4) trong đó: Xo là lượng mưa ngày lớn nhất TBNN sau khi đã sử lý ĐBL n là độ dài chuỗi quan trắc không bao gồm giá trị ĐBL N là thời kỳ lặp lại của giá trị ĐBL. Kết quả tính toán các thông số thống kê và lượng mưa ngày lớn nhất tương ứng với tần suất lũ thiết kế và lũ kiểm tra theo dạng đường phân phối Kriski - Menkel của các trạm Huế và Nam Đông trình bày ở B ảng 10. Bảng 10. Thông số thống kê và lượng mưa ngày lớn nhất tương ứng với tần suất thiết kế và kiểm tra của các trạm Huế và Nam Đông Thông số thống kê Kết quả tính Hnp(mm) Trạm n Hnbq Cv Cs P = 0.1% P = 0.5% Nam Đông 31 350 0.28 2Cv 734 654 Huế 59 266 0.54 4Cv 1210 891 Lượng mưa ngày lớn nhất ứng với tần suất thiết kế và kiểm tra lưu vực hồ Tả Trạch giai đoạn TKKT, bằng giá trị trung bình giữa 2 trạm Nam Đông và Huế, từ đó xác định Lượng mưa thời đoạn gây ra đỉnh lũ lưu vực hồ Tả Trạch thuộc vùng mưa X. Kết quả tính toán trình bày ở Bảng 11. Bảng 11. Lượng mưa thời đoạn lớn nhất gây ra đỉnh lũ ứng với Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT 425 các tần suất thiết kế và kiểm tra lưu vực hồ Tả Trạch P (%) 0.1 0.5 Hnp (mm) 972 772 H TP (mm) theo vùng X 704 559 Từ các thông số xác định ở trên, tính được lưu lượng đỉnh lũ tương ứng với các tần suất thiết kế 0,1%; 0,5% tương ứng là 14.200 m 3 /s và 11.200 m 3 /s. Lưu vực tính đến tuyến công trình đầu mối hồ Tả Tạch (Flv = 77 km 2 ) chỉ cóKi iệu đo đạc 2 trá lũ lớn nhất tháng X, XI năm 2000, cùng với số liệu thực đo những trận lũ lớn của các lưu vực tương tự Bình Điền (Flv = 570 km 2 ) từ 1979 - 1985; Dương Hoà (Flv = 686 km 2 ) từ 1986 - 1987, xây dựng quan hệ giữa module đỉnh lũ (M max ) với lớp dòng chảy lũ 1 ngày (H 1ngày,max ); 3 ngày (H 3ngày,max ); 5 ngày (H 5ngày,max ); 7 ngày (H 7ngày,max ) lớn nhất được các phương trình tương quan tuyến tính sau: H 1ngày,max = 50.385Mmax + 5.4 (R = 0.929). H 3ngày,max = 1.990 H 1ngày,max – 34.1 (R = 0.951) H 5ngày,max = 1.232 H 3ngày,max + 3.4 (R = 0.995) H 7ngày,max = 1.074 H 5ngày,max + 30.8 (R = 0.951) (5) Lượng lũ 1 ngày, 3 ngày, 5 ngày và 7 ngày lớn nhất với tần suất thiết kế P = 0,5% và kiểm tra P = 0,1% tại tuyến công trình đầu mối hồ chứa nước Tả Trạch được tính gián tiếp từ quan hệ đỉnh - lượng lũ (phương trình 5). Tổng hợp các kết quả tính toán nêu trên, cuối cùng tìm được các đặc trưng dòng chảy lũ thiết kế P = 0,5% và kiểm tra P = 0,1% lưu vực hồ Tả Trạch trong giai đoạn TKKT (Bảng 12). Bảng 12. Các đặc trưng dòng chảy lũ thiết kế P = 0,5% và kiểm tra P = 0,1% lưu vực hồ Tả Trạch trong giai đoạn TKKT STT P(%) 0,1 0,5 1 Q max (m 3 /s) 14.200 11.200 2 W 1ngày (10 6 m 3 ) 719 568 3 W 3ngày (10 6 m 3 ) 1407 1106 4 W 5ngày (10 6 m 3 ) 1735 1365 5 W 7ngày (10 6 m 3 ) 1886 1488 Chọn mô hình các trận lũ lớn nhất năm 2000 xảy ra từ ngày 27/X đến 3/XI, có số liệu thực đo tại tuyến đập Tả Trạch và trận lũ từ 29/X đến 4/XI năm 1983 là trận lũ lớn nhất có số liệu đo đạc tại trạm thuỷ văn tương tự Bình Điền làm các mô hình lũ điển hình. Từ các đặc trưng dòng chảy lũ thiết kế P = 0.5% và l ũ kiểm tra P = 0.1% tính toán cho lưu vực hồ Tả Trạch và các đặc trưng trận lũ điển hình cho ở Bảng 13 và 14, thu phóng ra các quá trình lũ thiết kế và kiểm tra lưu vực hồ Tả Trạch theo phương pháp thu phóng phân ra lũ chính phụ cùng tần suất. Kết quả thu phóng ra quá trình lũ thiết kế và lũ kiểm tra lưu vực hồ Tả Trạch được thể hiện trong Hình 1. 3.2. Tính lũ cực hạn công trình Tả Tr ạch Tính mưa PMP: Trên lưu vực sông Hương nói chung và lưu vực hồ Tả Trạch nói riêng, có tài liệu mưa tương đối dài (tài liệu mưa ngày lớn nhất trạm Huế 59 năm, trạm Nam Đông 31 Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT 426 năm), vì vậy sử dụng phương pháp hiệu chỉnh thống kê Hershfield (áp dụng cho các lưu vực có Flv < 1000 km2 ) để tính toán PMP cho lưu vực hồ Tả Trạch: Cơ sở của phương pháp tính dựa trên công thức: Xt = Xn + Kn.Sn Trong đó: Xt: là lượng mưa ứng với thời gian xuất hiện lại Xn; Sn: là trị số trung bình và khoảng lệch tiêu chuẩn của chuỗi N Kn: là hệ số hiệu chỉnh thống kê. Sử dụ ng các bảng tra trong tài liệu Manual for estimation of probable maximum precipitation của WMO (biên tập lần thứ 2 năm 1986) tính trong trường hợp lượng mưa 24 giờ lớn nhất để tính toán PMP 1 ngày lớn nhất cho các trạm Nam Đông và Huế. Tính cho trạm Nam Đông: Đối với chuỗi tài liệu mưa ngày lớn nhất 31 năm (1973 - 2003), tính được N = 31 năm; X = 350 mm; S 31năm = 94.5 Đối với chuỗi tài liệu mưa ngày lớn nhất 30 năm (1973 - 2003, trừ giá trị lớn nhất năm 1995 là 570.9 mm ), tính được N = 31 năm; X = 343 mm; S 30năm = 85.8. Tính X 30 năm / X 31 năm = 343/350 = 0.98: Tra các bảng tìm được Xn = 350 x 1.01 x 1.1 = 388.8 Tính S 30năm /S 31năm = 85.8/94.5 = 0.91: Tra các bảng tìm được Sn = 94.5 x 0.95 x 1.03 = 92.5 Từ giá trị X = 350 mm, tra bảng tìm được Km = 9.0. Cuối cùng tổng hợp lại tính được PMP NamĐông = Xm = 388.8 + 9,0 * 92,5 = 1221 mm Tính cho trạm Huế: Đối với chuỗi tài liệu mưa ngày lớn nhất 59 năm (1915 - 2003), tính được N = 59 năm; X = 272 mm; S 59năm = 157.8 Đối với chuỗi tài liệu mưa ngày lớn nhất 58 năm (1915 - 2003, trừ giá trị lớn nhất năm 1999 là 978 mm ), tính được N = 58 năm; X = 260 mm; S 58năm = 127.4. Tính X 58năm / X 59năm = 260/272 = 0.96: Tra các bảng tìm được Xn = 272 x 0.98 x 1.0 = 266.6 Tính S 58năm / S 59năm = 85.8/94.5 = 0.81: Tra các bảng tìm được Sn = 157.8 x 0.90 x 1.0 = 142 Từ giá trị X = 272 mm, tra bảng tìm được Km = 10.5 Cuối cùng tổng hợp lại tính được PMP Huế = Xm = 266.6 + 10.5 * 142 = 1758 mm. PMP lưu vực hồ Tả Trạch đề nghị lấy bởi giá trị trung bình cộng của 2 trạm Huế và Nam Đông là 1490 mm. Tính lũ PMF hồ Tả Trach. Lưu lượng đỉnh lũ tính bởi công thức Xôcôlôpxki tương tự như khi tính lũ thiết kế: PMPT = 0.724*1490 = 1079 mm; Q max = 21.900 m 3 /s; M max = 30.5 m 3 /s.km 2 . Từ các quan hệ đỉnh lượng lũ (5), tính được lượng lũ các thời đoạn ở Bảng 13. Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT 427 Bảng 13. Các đặc trưng dòng chảy lũ PMF lưu vực hồ Tả Trạch STT P(%) PMP 1 Q max (m 3 /s) 21.900 2 W 1ngày (10 6 m 3 ) 1106 3 W 3ngày (10 6 m 3 ) 2175 4 W 5ngày (10 6 m 3 ) 2663 5 W 7ngày (10 6 m 3 ) 2903 0 5000 10000 15000 20000 25000 1 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 85 92 99 106 113 120 127 134 141 148 155 162 T(gio) Q(m3/s) Qp = 0.5%bd Q0.1% PMF PMF P = 0.1% P = 0.5% Hình 2. Mô hình lũ 0,5%, 0,1% và PMF hồ Tả Trạch Tài liệu tham khảo 1. Bộ Xây dựng. Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 285-2002. 2. Chow V.T, David R. Maidment và Larry W. Mays, McGraw-Hill. New York. 1988. Applied Hydrology. 3. Lê Đình Thành, Hà Nội 1996. Nghiên cứu tính toán mưa và lũ lớn nhất khả năng ở Việt Nam, Luận án PTSKH. 4. Sở khoa học công nghệ môi trường và Trung tâm dự báo KTTV tỉnh Thừa Thiên- Huế, VII/1998. Đặc điểm khí hậu thuỷ văn tỉnh Thừa Thiên-Huế. 5. Vụ kỹ thuậ t Bộ thuỷ lợi, 1979. Quy phạm tính toán các đặc trưng thuỷ văn thiết kế QPTL-C6-77. 6. World Meteorological Organization, First Edition 1973 và Second Edition 1986. Manual for Estimation of Probable Maximum Precipitation. Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT 428 . ĐẶC ĐIỂM MƯA LŨ, LŨ LƯU VỰC SÔNG HƯƠNG VÀ TÍNH TOÁN LŨ THIẾT KẾ, LŨ PMF CÔNG TRÌNH HỒ CHỨA TẢ TRẠCH TỈNH THỪA THIÊN -HUẾ ThS. Phạm Việt Tiến Trung tâm Ứng dụng Công nghệ KTTV-Trung. tiết gây mưa lớn và đặc điểm mưa lũ lưu vực sông Hương Mùa mưa lũ trên lưu vực sông Hương phân làm 2 thời kỳ: mưa lũ tiểu mãn vào tháng V-VI do hoạt động của gió tín phong. Lượng mưa lũ tiểu. quá trình lũ thiết kế và kiểm tra lưu vực hồ Tả Trạch theo phương pháp thu phóng phân ra lũ chính phụ cùng tần suất. Kết quả thu phóng ra quá trình lũ thiết kế và lũ kiểm tra lưu vực hồ Tả Trạch