Nghiên cứu xây dựng khung hỗ trợ ra quyết định trọng quản lý tài nguyên nước lưu vực sông cả

Đây là một vấn đề cần thiết và là vấn đề khoa học được thế giới, trong nước quan tâm vì tính thực tiễn phục vụ của nó cho việc phát triển và sử dụng tài nguyên nuớc một cách hợp lý trên

Bé tµi nguyªn vµ m«i tr−êng

ViÖn khoa häc khÝ t−îng thuû v¨n

Bộ tài nguyên và môi trường

Viện khoa học khí tượng thuỷ văn

và môi trường

[\

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học

Tên đề tài:

Nghiên cứu xây dựng khung hỗ trợ ra quyết

định trong quản lý tài nguyên nước lưu vực

sông cả

Chủ nhiệm đề tài: TS Hoàng Minh Tuyển

5- 2007

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học

Tên đề tài:

Nghiên cứu xây dựng khung hỗ trợ ra quyết

định trong quản lý tài nguyên nước lưu vực

1 PGS, TS Trần Thanh Xuân Viện Khí tượng Thủy văn

2 KS Vũ Kim Dung Viện Khí tượng Thuỷ văn

3 KS Lưu Thị Hồng Linh Viện Khí tượng Thuỷ văn

4 KS Lương Hữu Dũng Viện Khí tượng Thuỷ văn

5 KS Nguyễn Duy Hùng Viện Khí tượng Thuỷ văn

6 KS Nguyễn Thị Bích Viện Khí tượng Thuỷ văn

7 Lê Hồng Tuấn Viện Quy hoạch Thủy lợi

MụC LụC

Trang

Mở đầu Chương 1 Đặc điểm địa lý tự nhiên và tổng quan

về quy hoạch tài nguyên nước lưu vực sông cả

3

Phần 1 Đặc điểm địa lý tự nhiên và tài nguyên nước

lưu vực sông cả

3

1.1 Điều kiện địa lý tự nhiên 3

1.1.1 Vị trí địa lý 3

1.1.2 Địa chất, địa hình 3

1.1.3 Đất 6

1.1.4 Thực vật 7

1.1.5 Khí hậu 7

1.1.6 Mạng lưới sông suối 9

1.1.7 Lưới trạm khí tượng thuỷ văn 10

1.2 Tài nguyên nước mưa 15

1.2.1 Phân bố của lượng mưa trong lưu vực 15

1.2.2 Dao động của lượng mưa năm trong thời kỳ nhiều năm 16 1.2.3 Chế độ mưa 19

1.3 Tài nguyên nước mặt 23

1.3.1 Tổng lượng dòng chảy năm 23

1.3.2 Chế độ nước sông 27

1.3.3 Chất lượng nước sông 31

Phần 2 tổng quan về quy hoạch TNN lưu vực sông cả 39

1 4 Hiện trạng kinh tế xã hội 39

1.4.1 Dân số và tổ chức hành chính 39

1.4.2 Hiện trạng kinh tế 39

1.5 Định hướng phát triển kinh tế xã hội 41

1.5.1 Dự báo dân số đến năm 2010 và 2020 41

1.5.2 Chỉ tiêu cơ bản về phát triển kinh tế 41

1.6 Tình hình nghiên cứu và qui hoạch sử dụng nước lưu vực sông Cả 44 1.6.1 Quá trình nghiên cứu và quy hoạch sử dụng nước 44

1.6.2 Hiện trạng các công trình thuỷ lợi 47

1.6.3 Các tuyến đê 55

1.6.4 Các công trình cấp nước 56

1.7 Phương án quy hoạch phát triển nguồn nước lưu vực sông Cả 57 1.7.1 Phân vùng sử dụng nguồn nước 57

1.7.2 Nhiệm vụ của quy hoạch 58

1.7.3 Chỉ tiêu phát triển nguồn nước trong lưu vực 60

1.7.4 Phương án khai thác dòng chính sông Cả 63

1.7.5 Phương án cấp nước cho công nghiệp tập trung 66

1.7.6 Phương án cấp nước tưới 66

1.7.7 Phương án tiêu úng nội đồng 69

1.7.8 Phương án chống lũ cho hạ sông Cả 70

Chương 2 áP dụng Mô hình SWAT mô phỏng dòng

chảy lưu Vực sông Cả

72

2.1 Mô hình SWAT tính toán dòng chảy 74

2.1.1 Tổng quan về mô hình SWAT 74

2.1.2 Dòng chảy mặt 79

2.1.3 Bốc thoát hơi 87

2.1.4 Chuyển động của nước trong đất 91

2.1.5 Nước ngầm 93

2.1.6 Diễn toán dòng chảy trong sông 95

2.1.7 Diễn toán trong hồ chứa 100

2.1.8 Thông số của mô hình 100

2.2 ứng dụng mô hình SWAT tính toán dòng chảy lưu vực sông Cả 102 2.2.1 Yêu cầu chung về số liệu cho mô hình 102

2.2.2 Các bước thực hiện chạy mô hình SWAT 103

2.2.3 Tính toán dòng chảy trên lưu vực Sông Cả 104

2.2.4 Mô phỏng cho các kịch bản tài nguyên nước lưu vực sông Cả

119 2.2.5 Kết luận 126

Chương 3 áP dụng Mô hình IQQM tính toán cân bằng sử dụng nước lưu vực sông Cả 129 3.1.Giới thiệu chung về mô hình IQQM 129 3.1.1 Tổng quan về mô hình 129

3.1.2 Giới thiệu về các nút 132

3.1.3 Mô tả một số nút chính 133

3.2 áp dụng mô hình IQQM cho lưu vực sông Cả 138

3.2.1 Phân vùng sử dụng nước 138

3.2.2 Sơ đồ tính cân bằng nước lưu vực sông Cả 143

3.2.3 Số liệu đầu vào của mô hình 147

3.2.4 Hiệu chỉnh mô hình IQQM 151

3.2.5 Một số kịch bản sử dụng nước lưu vực sông Cả 152

3.3 Phân tích, tính toán cân bằng nước cho các kịch bản sử dụng nước 153 3.3.1 Phân tích kết quả tính toán kịch bản nền 153

3.3.2 Phân tích kết quả tính toán kịch bản năm 2010 155 3.3.3 Phân tích kết quả tính toán kịch bản biến đổi khí hậu 159 3.3.4 Phân tích kết quả tính toán kịch bản thay đổi diện tích rừng 160 3.3.5 Phân tích sự thay đổi dòng chảy tại các điểm kiểm tra 162 Chương 4 Nghiên cứu áp dụng mô hình isis tính toán thuỷ lực cho hệ thống sông cả 167 4.1 Giới thiệu mô hình iSIS 167

4.1.1 Mô tả một số đơn vị thuỷ lực 168

4.1.2 Các file số liệu làm việc 177

4.2 Áp dụng mô hình iSIS tính toán thuỷ lực hệ thống sông Cả 178 4.2.1 Phạm vi nghiên cứu của mô hình thuỷ lực sông Cả 178

4.2.2 Biên trên của mô hình 178

4.2.3 Biên dưới của mô hình 179

4.2.4 Biên dọc sông của mô hình 179

4.3 Tài liệu địa hình cơ bản sử dụng trong tính toán thuỷ lực 181 4.4 Sơ đồ tính toán 182

4.4.1 Sơ đồ tính toán thuỷ lực mùa lũ 182

4.4.2 Sơ đồ tính toán thuỷ lực mùa kiệt 190

4.4.3 Tính toán mô phỏng, khôi phục lũ 191

4.4.4 Tính toán cắt lũ của hồ chứa Bản Vẻ 195 4.4.5 Tính toán thuỷ lực mùa kiệt và xâm nhập mặn 197

Chương 5 Khung hỗ trợ ra quyết định quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Cả (CA DSF) 203 5.1 Thành phần của CA DSF 203

5.1.1 Mô đun mô hình toán (Models) 203

5.1.2 Mô đun phân tích 204

5.1.3 Ngân hàng các kịch bản tính toán (Scenarios) 204

5.1.4.Ngân hàng dữ liệu số 205

5.1.5 Ngân hàng bản đồ 206

5.1.6 Ngân hàng kết quả tính toán các kịch bản 207

5.2 Cấu trúc của CA DSF 207

5.2.1 Hệ thống thư mục làm việc 207

5.2.2 Sơ đồ khối của CA DSF 212

5.3 Nguyên lý hoạt động của CA DSF 213

5.3.1 Nguyên lý chung 213

5.3.2 Nguyên lý hoạt động chi tiết cho mô đun mô hình tính 214

5.4 Phân quyền sử dụng CA DSF 214

5.5 Giao diện CA DSF 215

5.5.1 Hệ thống menu chính 216

5.5.2 Quản lý kịch bản 218

5.5.3 Hỗ trợ người quản lý 219

5.5.4 Xuất thông tin 220

5.5.5 Quản lý hệ thống dữ liệu bản đồ số 223

5.5.6 Chạy mô hình mô phỏng 224

5.5.7 Giao diện chạy mô phỏng mô hình SWAT 225

5.5.8 Giao diện chạy mô phỏng mô hình IQQM 229

5.5.9 Giao diện chạy mô phỏng mô hình iSIS 234

KếT LUậN Và KIếN NGHị 239

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

Infomation System) HRU Hydrologic Responce Unit

IQQM Mô hình tích hợp chất và lượng (Integrated

Quantity and Quality Model) iSIS Mô hình thuỷ lực iSIS

KB Cơ sở tri thức (Knowledge Base)

PET Bốc hơi tiềm năng (Potential Evapotraspiration) SWAT Công cụ đánh giá đất và nước (Soil and Water

Assement Tools)

WUP Chương trình sử dụng nước (Water Utilization

Programme)

Mục lục Hình

Trang Hình 1.1: Hệ thống sông suối và mạng lưới trạm KTTV lưu vực sông

Cả

12

Hình 1.2: Bản đồ đường đẳng trị mưa năm trong lưu vực sông Cả 17

Hình 1.3: Đường lũy tích hiệu số lượng mưa năm tại một số trạm khí

Hình 1.7: Sơ đồ phân phối độ đục bùn cát lơ lửng trung bình tháng

trong năm tại một số trạm thủy văn

34

Hình 2.1: Sơ đồ mô tả chu trình thủy văn của pha đất 74

Hình 2.2: Sơ đồ mô tả chu trình thủy văn của pha nước 75 Hình 2.3: Sự khác nhau giữa phân phối độ ẩm theo chiều sâu mô

phỏng theo phương trình Green và Ampt và trong thực tế

Hình 2.9: Giao diện của SWAT khi chạy mô hình 112

Hình 2.10: Giao diện tính toán trích xuất kết quả tính 114

Hình 2.11: Quá trình dòng chảy tháng tại các trạm thủy văn trên lưu

vực sông Cả

118

Hình 2.12: Phân phối dòng chảy năm trung bình thời kỳ 1961- 2003 121

Hình 3.5: Sự thay đổi dòng chảy tháng trung bình thời đoạn

1961-2003 tại một số trạm thuỷ văn ứng với các kịch bản

Hình 4.1: Sơ đồ tính toán thủy lực mùa lũ sông Cả 182Hình 4.2: Sơ đồ tính toán thủy lực kiệt sông Cả 190Hình 4.3: Đường mực nước max dọc sông Cả trận lũ tháng 10/1988 196Hình 4.4: Đường mực nước max dọc sông Cả trận lũ tháng 9/1978 196Hình 4.5: Đường mực nước max dọc sông khi có bổ sung nước từ hồ

Mục lục Bảng

Trang Bảng 1.1: Phân bố diện tích lưu vực sông Cả theo địa bàn hành chính 4 Bảng 1.2: Khả năng khai thác nước ngầm trong lưu vực sông Cả 6 Bảng 1.3: Đặc trưng hình thái lưu vực sông Cả 11 Bảng 1.4: Danh sách trạm thủy văn trong hệ thống sông Cả 13 Bảng 1.5: Lượng mưa tháng, năm trung bình thời kỳ quan trắc tại các

trạm khí tượng

21

Bảng 1.6: Lưu lượng nước trung bình tháng, năm trong thời kỳ quan

trắc của các trạm thủy văn thuộc lưu vực sông Cả

29

Bảng 1.7: Độ đục cát bùn lơ lửng trung bình tháng, năm trong thời kỳ

quan trắc của các trạm thủy văn thuộc lưu vực sông Cả

33

Bảng 1.8: Thành phần hóa học nước sông hệ thống sông Cả 37 Bảng 1.9: Độ mặn nước sông tại một số vị trí ở hạ lưu hệ thống sông

Lộc

49

Bảng 1.20: Số trạm bơm trong tiểu vùng lấy nước từ sông Lam 50 Bảng 1.21: Tổng hợp diện tích tưới toàn vùng miền núi 52 Bảng 1.22: Các khu tiêu trong vùng tiêu Nam _ Hưng – Nghi – TP

Vinh – TX Cửa Lò

54

Bảng 1.23: Phân vùng sử dụng nguồn nước trong lưu vực sông 59 Bảng 1.24: Dự báo nhu cầu dùng nước công nghiệp và dân cư tập

SWAT trên lưu vực sông Cả

106

Bảng 2.2: Các trạm đo lưu lượng trên lưu vực sông Cả 107Bảng 2.3: Tên các file số liệu khí tượng đầu vào cho mô hình 111Bảng 2.4: Các trạm đo mưa để tính mưa trung bình cho lưu vực sông 112Bảng 2.5: Các thông số chính mô hình SWAT của các lưu vực 115Bảng 2.6: Chỉ tiêu Nash của lưu lượng tính toán và thực đo tại một số

IQQM

142

Bảng 3.2: Thống kê số nút trong sơ đồ tính cân bằng nước 144Bảng 3.3.a: Thời vụ gieo trồng lúa vùng đồng bằng 148Bảng 3.3.b: Thời vụ gieo trồng lúa vùng miền núi 149Bảng 3.4: Hệ số Kc cây lúa vùng đồng bằng 149

Bảng 3.8: Tổng hợp số năm thiếu nước tại các tiểu vùng trong kịch

bản 2010

157

Bảng 3.9: Tổng hợp số năm thiếu nước tại các tiểu vùng trong kịch

bản biến đổi khí hậu

Bảng 4.3: Lưu lượng tại các vị trí lấy nước 180

Bảng 4.5: Đặc trưng địa hình lòng dẫn sông Cả và sông nhánh 183Bảng 4.6: Đặc trưng lũ năm 1988 trên sông Cả 192

toán

198

Bảng 4.13: Kết quả tính toán mực nước, độ mặn trên sông Cả 199Bảng 4.14 Hiệu quả bổ sung nước và đẩy mặn của hồ Bản Vẻ giai

đoạn kiệt 9-19/IV/89

201

Bảng 5.1: Danh sách trạm thuỷ văn có số liệu lưu trữ trong DSF 205Bảng 5.2: Danh sách trạm khí tượng có số liệu lưu trữ trong DSF 206

Mở đầu

Ngày nay, Tài nguyên nước được coi là một trong những tài nguyên thiên nhiên quan trọng bậc nhất Nó là tài nguyên tái tạo đựơc nhưng không phải là vô hạn và phải được xem là loại hàng hoá đặc biệt Nghiên cứu, quản lý tổng hợp tài nguyên nước theo lưu vực sông đang được các Quốc gia và tổ chức quan tâm Nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước đã và đang

được tiến hành dưới các khía cạnh khác nhau đều nhằm mục tiêu là khai thác hợp lý bảo vệ tài nguyên nước và phát triển bền vững

Để hỗ trợ cho công tác quy hoạch, quản lý TNN lưu vực sông, cần phải có một bộ công cụ mô phỏng và quản lý tốt Với sự phát triển của công nghệ máy tính, các phần mềm GIS, việc mô hình hoá và phân tích hệ thống phát triển nhanh chóng Hệ thống hỗ trợ ra quyết định (Decision Support System- DSS) đã nhanh chóng thay thế hệ thống quản lý thông tin (Management Information System-MIS) cũ trước đây Trong một mức độ nào đấy, khi DSS chưa đạt đến một hệ chuyên gia, mềm dẻo và đủ độ

“thông minh” cần thiết thì người ta xây dựng ở mức khung hỗ trợ ra quyết

định (Decision Support Frame - DSF) Khung hỗ trợ ra quyết định ở đây

được hiểu là: bộ phần mềm phục vụ cho việc ra quyết định trong việc quy hoạch, quản lý khai thác tài nguyên nước lưu vực sông Đây là một

vấn đề cần thiết và là vấn đề khoa học được thế giới, trong nước quan tâm vì tính thực tiễn phục vụ của nó cho việc phát triển và sử dụng tài nguyên nuớc một cách hợp lý trên lưu vực sông và trong toàn quốc Lấy lưu vực sông Mê Công là một ví dụ, ủy hội sông Mê Công đang tiến hành các chương trình lớn trong đó có các chương trình chủ đạo liên quan chặt chẽ với nhau: Quản lý lưu vực, Chương trình sử dụng nước (WUP), Quản lý lũ Mục tiêu là quản lý tổng hợp hạ lưu Mê Công, phát triển bền vững theo hiệp định của ủy hội Mêkông: Phát triển tối ưu về nguồn nước cho nông nghiệp, thủy điện, giao thông thủy; chống lũ, thủy sản du lịch ; Bảo vệ môi trường, tài nguyên thiên nhiên, thủy hải sản, cân bằng sinh thái Trong khuôn khổ chương trình WUP, một DSF đã được xây dựng nhằm quản lý tổng hợp hạ lưu sông Mê Công

ở Hoa kỳ, những năm đầu thập kỷ 90 thế kỷ trước đã xây dựng một DSS cho lưu vực sông Colorado Trong khi đó ở úc, cùng với việc áp dụng

mô hình IQQM quản lý lưu vực Murray-Darling là một ví dụ khá thành công

Nước ta, cho đến nay, đã có nhiều nghiên cứu liên quan đến quản lý tổng hợp tài nguyên và môi trường và thành lập một số Ban quản lý và Quy hoạch lưu vực sông Một số lưu vực sông lớn đã có những dự án nghiên cứu quy hoạch tổng thể Nhìn chung, các nghiên cứu của các lĩnh vực riêng lẻ cần được tập hợp trong một khung phân tích tổng hợp làm cơ sở cho hồ sơ quản lý lưu vực sông Ngoài cơ cấu của một tổ chức lưu vực sông về mặt quản lý, bên cạnh đó, các công cụ tính toán, phân tích hỗ trợ quản lý lưu vực sông là một hợp phần không thể thiếu Bộ công cụ này phải được thống nhất giữa các bộ, ngành và địa phương, trở thành công cụ chính để trợ giúp

đàm phán, giải quyết tranh chấp, ra quyết định

Sông Cả (sông Lam), một con sông lớn của Bắc Trung bộ, là nguồn nước mặt quan trọng đối với khu vực Nghệ An - Hà Tĩnh Trên lưu vực sông, mạng lưới trạm đo KTTV khá đầy đủ, có các hồ chứa lớn được quy hoạch và đang xây dựng như Bản Vẻ, Bản Mồng, Thác Muối, Đá Mồng, Ngàn Trươi làm nhiệm vụ phát điện, cắt lũ, cấp nước cho hạ du Một số đề tài nghiên cứu như KC12-02- Cân bằng bảo vệ và sử dụng có hiệu quả nguồn nước vùng Bắc Trung bộ (1995), Quy hoạch tổng hợp Nguồn nước lưu vực sông Cả (2002-2004) đã sử dụng một số mô hình trong tính toán quản lý tài nguyên nước sông Cả Cân bằng nước với thời đoạn 1 tháng, tính toán nguồn nước đầu vào cho các khu cân bằng chưa xét đầy đủ tác

động của rừng, sử dụng đất, biến đổi khí hậu lên nguồn nước Hiện nay ở Việt Nam, bộ mô hình Mike được áp dụng khá phổ biến, phục vụ tính toán quy hoạch TNN cho một số hệ thống sông Trong luận văn thạc sĩ, Nguyễn Thi Thu Thuỷ đã áp dụng mô hình Mike Basin tính toán mô phỏng sử dụng nước cho hệ thống sông Cả, nhu cầu sử dụng nước được tính từ mô hình CROPWAT Luận văn nghiên cứu chưa xét đến tính toán nguồn nước đầu vào cho các khu cân bằng cũng như tác động đến hạ lưu qua các phương án

sử dụng nước, chỉ dừng ở mức tính toán cho một số phương án quy hoạch

Dự án khảo sát điều tra tính toán hoàn nguyên lũ năm 1978 với thực trạng sông Cả như hiện nay (2002) do Trung tâm Thuỷ văn ứng dụng và Kỹ thuật môi trường, Đại học Thuỷ lợi làm cơ quan tư vấn, sử dụng bộ số liệu

điạ hình khảo sát năm 2001-2002, hoàn nguyên lũ lịch sử 1978

Nhìn chung, trong các chương trình, đề tài đã có các mô mình, công nghệ tính toán được ứng dụng một số nơi nhưng còn thiếu sự gắn kết thống

nhất giữa các mô hình, ngân hàng dữ liệu, GIS, phân tích kết quả, tư vấn, kịch bản và việc đưa ra quyết định để đánh giá tác động của các hình thức hoạt động của con người (khai thác các yếu tố tài nguyên thiên nhiên như

đất, nước rừng) đến tài nguyên nước (lượng, chất) trong lưu vực sông Các nghiên cứu mang nặng tính quy hoạch hơn là phục vụ công tác quản lý tài nguyên nước- xem xét đến sự phân bổ điều hoà nguồn nước cho các hộ dùng nước Để phục vụ cho công việc quản lý, thời đoạn tính toán không thể là tháng nhu trong quy hoạch, mà phải là hàng tuần, ngày Do vậy, cần phải sử dụng chuỗi số liệu ngày để mô phỏng trong các mô hình

Trên cơ sở các nghiên cứu, quy hoạch về TNN sông Cả, đề tài đã

được xây dựng Khung hỗ trợ ra quyết định cho sông Cả (CA DSF) Sản phẩm được kế thừa nhiều ý tưởng hay của khung hỗ trợ ra quyết định cho lưu vực sông Mê Công do công ty Halcrow (Anh) thực hiện trong chương trình sử dụng nước (WUP) của Uỷ hội Mê Công Quốc tế

Mục tiêu của đề tài là, nghiên cứu cơ sở khoa học nhằm đưa ra một công cụ thích hợp phục vụ hiệu quả cho quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Cả Giới hạn phạm vi nghiên cứu là phần lưu vực sông Cả thuộc lãnh thổ Việt Nam

Từ đó, đề tài thực hiện các nội dung chính sau:

1 Tổng quan về lưu vực sông Cả,

2 Nghiên cứu, áp dụng các mô hình toán thích hợp trong việc quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Cả, xây dựng sơ đồ và chương trình tính,

3 Xây dựng khung hỗ trợ ra quyết định cho lưu vực sông Cả,

4 Tính toán cho một số kịch bản về nước lưu vực sông Cả

Trong quá trình thực hiện, đề tài đã được sự quan tâm, giúp đỡ có hiệu quả của Vụ Khoa học và Công nghệ, Vụ Kế hoạch Tài chính, Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn và Môi trường, Trung tâm Thuỷ văn và Tài nguyên nước, đồng thời với sự cộng tác chặt chẽ của các cộng tác viên và

đồng nghiệp Tuy nhiên, vấn đề đặt ra trong đề tài là khá mới đối với chủ nhiệm và liên quan đến nhiều lĩnh vực Với khả năng và hiểu biết còn hạn chế, đề tài mong muốn đóng góp một khung công cụ hỗ trợ cho công tác quản lý tài nguyên nước sông Cả Kết quả của đề tài chắc chắn còn nhiều thiếu sót, hạn chế Chủ nhiệm mong muốn nhận được sự đóng góp quý báu của các đồng nghiệp

Chương 1

Đặc điểm địa lý tự nhiên và tổng quan về quy hoạch

tài nguyên nước lưu vực sông cả

103045'20'' - 105015'20'' Lưu vực hệ thống sông Cả tiếp giáp với lưu vực sông Mã - sông Chu ở phía bắc, các sông Yên (Hoàng Mai), Độ Ông, Dưa, Bùng, Cấm ở phía đông và đông bắc, thượng nguồn các sông Nậm Xoang, Nậm Ngùn, Nậm Giáp, Nậm Mouan và Nậm Ka Dinh - các sông nhánh của sông Mê Kông trên lãnh thổ nước CHDCND Lào, ở phía tây, sông Gianh ở phía nam, sông Rào Cái, Cửa Nhượng, Cửa Khẩu ở phía đông nam và biển

ở phía đông Với diện tích lưu vực 27.200 km2, trong đó 9470 km2 ở thượng lưu (chiếm 34,8%) nằm trong lãnh thổ Lào, 17.730 km2 (65,2%) ở trung và hạ lưu nằm trong phần lớn địa phận 2 tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh và một phần huyện Như Xuân của tỉnh Thanh Hoá (xem thêm bảng 1.1)

1.1.2 Địa chất, địa hình

Hướng chủ đạo của cấu trúc địa chất trong lưu vực sông Cả là hướng tây bắc - đông nam, nó quyết định hướng phát triển của địa hình và mạng lưới sông suối Hầu hết các địa tầng và các đứt gẫy sâu và lớn (như đứt gẫy sông Cả), các trục nếp uốn cơ bản cũng phát triển theo hướng này

Trong lưu vực có mặt hầu hết các địa tầng đã được phát hiện ở nước

ta Các thành tạo cổ nhất là các trầm tích biến chất Proteroroi phổ biến ở tây Nghệ An

Bảng 1.1 Phân bố diện tích lưu vực sông Cả theo địa bàn hành chính [17]

(km 2 )

Lâm nghiệp (ha)

Nông nghiệp (ha)

Khác (ha)

Tổng diện tích nghiên cứu 29601.76 1894820 557380 507976

Các thành tạo Paleroroi gồm các địa tầng Cambri, Cambri - Ocdovic, Ocdovic - Silua, Silua – Devon, Devon, Devon trên – Cacbon dưới, Cacbon

- Pecmi rất phổ biến Các đất đá có tuổi Kainoroi bao gồm các trầm tích Neogen phát hiện ở Khe Bố (Nghệ An) hoặc bị các trầm tích Đệ tứ phủ lên trên ở đồng bằng, chỉ phát hiện qua các lỗ khoan sâu 50-100 m Các trầm tích địa tứ phát triển ở vùng đồng bằng Do các hoạt động kiến tạo mạnh mẽ nên đất đá bị vò nhàu, ép nén, phá huỷ Các đứt gẫy kiến tạo phát triển theo cả hướng tây bắc - đông nam và hướng vuông góc với hướng đá, các cấu trúc chính đều kéo dài theo hướng tây bắc - đông nam

Địa hình trong lưu vực gồm có: núi, trung du và đồng bằng Địa hình

đồi núi chiếm phần lớn diện tích lưu vực Trung và thượng lưu đều có địa hình núi, tập trung ở phần phía tây và tây bắc, địa hình đồng bằng nằm ở hạ lưu sông chỉ chiếm khoảng 10%, trung du và núi thấp chiếm 25%, núi cao chiếm 65% Sự phân bố nêu trên đã tạo xu thế thấp dần từ tây, tây bắc đến

đông nam ở phần phía bắc và tây nam - đông bắc ở phần phía nam Trong

địa phận lãnh thổ nước ta, có thể nhận thấy một số dãy núi chính dưới đây:

Nhánh núi của dãy núi nam sông Mã, phát triển đến tận khu vực tây

và tây bắc Nghệ An, chạy dọc theo biên giới Việt Lào cao trên 1000 m, cao nhất là dãy Pu Hoạt (2452 m) ở thượng nguồn sông Hiếu Dãy Trường Sơn Bắc: Dãy Trường Sơn Bắc là phần phía bắc của dãy Trường Sơn, chạy theo hướng tây bắc - đông nam, từ dãy Ph.Xai Lai Leng ở phía hữu ngạn sông Cả (phía tây huyện Mường Xén tỉnh Nghệ An) đến dãy Bạch Mã ở Thừa Thiên Huế Dãy Trường Sơn Bắc có những đỉnh núi cao trên 1500 m ở biên giới Việt Lào như: Phu Ma (2194 m), Ph Xai - Lai - Leng (2711 m), Ph.Đen Đin (1540 m), Bà Mụ (1957 m), Rào Cỏ (2235 m) Ngoài ra, dãy Trường Sơn Bắc có dãy Hoành Sơn chạy ra tận biển ở đèo Ngang với đỉnh cao 1044 m Dãy Hoành Sơn là đường phân nước giữa sông Ngàn Sâu - một nhánh của sông La, với sông Gianh Địa hình đồi tập trung ở trung lưu các sông, có dạng bát úp, sườn thoải và độ cao dưới 500 m, tập trung ở các vùng dưới

đây:

Vùng đồi tây Nghệ An, tả ngạn sông Cả và hữu ngạn sông Hiếu; Vùng đồi phía tả ngạn sông Hiếu, phía tây bắc đồng bằng Nghệ An; Vùng đồi thuộc lưu vực sông La ở các huyện Hương Sơn, Hương Khê, Đức Thọ, Cẩm Xuyên thuộc tỉnh Hà Tĩnh

Ngoài ra, miền đồi núi còn xuất hiện dạng địa hình thung lũng kiến tạo, xâm thực miền núi chiếm diện tích đáng kể, nằm dọc hai bên bờ sông Cả ở phía trung lưu và thung lũng Hương Khê ở sông Ngàn Sâu (xem phụ lục 1.1 bản đồ địa hình lưu vực sông Cả)

Vùng đồng bằng nằm ở hạ lưu sông Cả, địa hình thấp, phần lớn cao không quá 15 m, tương đối bằng phẳng, dạng tam giác châu hay dạng mài mòn có lớp phủ Đệ Tứ mỏng Trong đồng bằng còn có một số núi cao khoảng 100 - 400 m

Về địa chất thuỷ văn, theo đánh giá của Liên đoàn Địa chất IV khả năng khai thác nước ngầm trong lưu vực sông Cả đưa ra trong bảng 1.2

Bảng 1.2 Khả năng khai thác nước ngầm trong lưu vực sông Cả

Vùng

Thượng lưu sông Cả

Thượng lưu sông Hiếu

Trung lưu sông Hiếu Sông La

Đồng bằng

độ cao 800 - 1000 m, nên đất bị phong hoá mạnh, quá trình Feralít là quá trình chủ yếu và có các nhóm đất sau (xem Phụ lục 1.1 Bản đồ đất lưu vực sông Cả) Nhóm đất Feralít đồi và núi thấp, phân bố ở độ cao dưới 800 -

1000 m Đây là nhóm đất có diện tích lớn nhất, là nơi mọi hoạt động của con người vào lớp thảm thực vật được phản ánh một cách nhạy bén Ngoài

ra, còn có loại đất xám bạc màu, đất xám glây trên phù sa cổ và đất xói mòn ở đồng bằng, có các loại đất phù sa, đất phèn, đất mặn, đất than bùn

và đất đen Nhìn chung, đất ở vùng đồi núi còn khá tốt (trừ đất trên đồi trong vùng đồng bằng), độ dày tầng đất trên 50 cm, cấu tượng đất còn tốt,

đất ở vùng đồng bằng, nhất là đất phù sa có nhiều dinh dưỡng, được sử dụng trong sản xuất nông nghiệp

b) Kiểu rừng kín hỗn giao cây lá rộng, lá kim mưa ẩm á nhiệt đới: Phân bố ở độ cao 900 - 2000 m, trên loại đất vàng hoặc đất vàng nhạt glây Kiểu rừng này chiếm diện tích không lớn và giá trị kinh tế không cao nhưng

là loại rừng có vị trí phòng hộ, phòng tránh lũ lụt và giữ nguồn nước khỏi bị cạn kiệt Ngoài rừng ra còn có các loại cây nông nghiệp, cây công nghiệp, cây ăn quả

Do khai thác, phá rừng thiếu quản lý, nên diện tích rừng bị thu hẹp Chỉ riêng 2 tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh, tỷ lệ rừng che phủ từ 75% năm 1943 giảm chỉ còn 32,6% năm 1986 Tính đến năm 2002, diện tích rừng tự nhiên

ở hai tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh là 746.419 ha (Nghệ An 554.519 ha, Hà Tĩnh 191.900 ha), trong đó rừng trồng 84.181 ha (Nghệ An 30.481 ha, Hà Tĩnh 53.700 ha), đưa tổng diện tích rừng lên 830.600 ha, chiếm 41,53% diện tích đất và 70,2% diện tích đất lâm nghiệp có rừng [6] (xem Phụ lục 1.1 Bản đồ rừng lưu vực sông Cả)

1.1.5 Khí hậu

Cũng như các nơi khác ở nước ta, khí hậu trong lưu vực sông Cả thuộc khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa, trong năm có 2 mùa gió chính là gió mùa đông bắc và gió mùa tây nam Song, do là nơi chuyển tiếp từ miền Bắc

đến miền Trung, nên khí hậu trong lưu vực có những nét đặc điểm riêng

Do thiếu số liệu trên phần lưu vực Lào, nên dưới đây chỉ nêu một cách khái quát đặc điểm biến đổi trong không gian và theo thời gian của một số yếu tố khí hậu chính trên phần lưu vực thuộc lãnh thổ nước ta

a) Số giờ nắng

Số giờ nắng trung bình năm biến đổi trong phạm vi từ dưới 1500 giờ

ở vùng núi cao (Hương Khê 1444 giờ) đến trên 1700 giờ ở vùng đồng bằng ven biển (Quỳnh Lưu 1757 giờ) Trong các tháng mùa hè thu số giờ nắng nhiều, nhiều nhất vào các tháng V - VIII, trong các tháng mùa đông xuân,

số giờ nắng ít, thường dưới 100 giờ trong các tháng I - III, ít nhất vào tháng III (45 - 60 giờ)

b) Nhiệt độ không khí

Nhiệt độ không khí trung bình năm biến đổi trong phạm vi từ dưới

200C ở vùng núi cao đến 24,50C ở vùng đồng bằng ven biển Nhiệt độ không khí trung bình tháng dưới 200C (17 - 190C) trong các tháng XII, I, II, tăng lên 19 - 250C trong các tháng III, IV, X, XI và trên 250C (25 - 29,50C) trong các tháng V - IX, cao nhất vào hai tháng VI - VII

Nhiệt độ cao nhất tuyệt đối đã xuất hiện vào khoảng 40 - 42,70C (42,70C tại Tương Dương vào ngày 12 -/V/1966) và thường xảy ra vào các tháng V - VII, là thời kỳ thường xuất hiện gió mùa tây nam mạnh - "gió Lào", do tác dụng "phơn" của dãy Trường Sơn Bắc

Nhiệt độ thấp nhất tuyệt đối thường xuất hiện vào tháng XII hay tháng I với giá trị 5 - 70C ở đồng bằng và dưới 30C ở đồi núi (-0,20C tại Tây Hiếu vào ngày 30/XI/1975, 0,30C tại Quỳ Hợp ngày 2/I/1974) Như vậy, biên độ nhiệt độ lớn nhất có thể tới 30 - 400C

c) Lượng mây tổng quan

Lượng mây tổng quan trung bình năm biến đổi trong phạm vi từ 7,2 tại Kỳ Anh đến 8,4 phần mười tại Hương Khê, phần lớn các nơi vào khoảng trên dưới 8 phần mười Lượng mây tổng quan cao (8 - 9 phần mười) vào các tháng đầu năm (tháng I - III) do ảnh hưởng của các đợt không khí lạnh tạo nên, bầu trời nhiều mây và mưa nhỏ Sau đó, lượng mây tổng quan giảm trong hai tháng IV, V, nhưng lại tăng lên trong VI - VIII và từ tháng IX đến tháng XII là thời kỳ mùa mưa Quá trình biến đổi trong năm của lượng mây tổng quan có dạng 2 đỉnh: đỉnh chính thường xuất hiện vào các tháng II và

đỉnh phụ xuất hiện vào tháng VIII

e) Gió

Tốc độ gió trung bình năm từ khoảng 1-2 m/s, riêng ở Quỳ Châu chỉ

đạt 0,5 m/s có thể là do ảnh hưởng của địa hình ở vùng đồng bằng ven biển, do chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão và áp thấp nhiệt đới, nên tốc độ gió tương đối lớn Tốc độ gió lớn nhất đã quan trắc được thường lớn hơn 20 m/s ở vùng đồi núi khuất gió, trên 40 m/s ở vùng đồng bằng ven biển Hướng có tốc độ gió lớn nhất không ổn định, nhưng thường là hướng bắc (N), đông bắc (NE), tây bắc (NW), đông nam (SE) và tây nam (SW), do bão, áp thấp nhiệt đới gây nên

đối cao trong mùa hè, đặc biệt là vào các tháng V - VIII với lượng bốc hơi trên 100 mm, cao nhất vào tháng VII (100 - 215 mm) do chịu ảnh hưởng của gió tây nam Lượng bốc thoát hơi tiềm năng (PET) khá lớn, từ dưới 900

mm ở vùng núi đến trên 1000 mm ở vùng đồng bằng

1.1.6 Mạng lưới sông suối

Dòng chính sông Cả bắt nguồn từ vùng núi cao trên 1800 - 2000 mm

ở Sầm Nưa trên lãnh thổ Lào (theo [11], sông Cả bắt nguồn từ Mường Khút, Mường Lập, ở khoảng toạ độ địa lý: 103015'20'' - 20010'30'') Từ Cửa rào, dòng chính sông Cả tiếp tục chảy theo hướng tây bắc - đông nam qua Khe

Bố, Con Cuông, Anh Sơn, Đô Lương và chảy đến Nam Cường do có núi Hồng Lĩnh án ngữ, nên dòng sông đổi hướng tây nam - đông bắc chảy qua thành phố Vinh (ở phía đông nam) rồi đổ ra biển tại Cửa Hội Trước khi đổ

ra biển tại Cửa Hội, có phân lưu sông Nghèn đổ ra biển tại Cửa Sót ở Hà Tĩnh và một phân lưu đổ ra biển tại Cửa Lò Trên hành trình từ nguồn đến biển dài 531 km, trong đó 361 km chảy trong lãnh thổ nước ta, dòng chính sông Cả được chia ra làm 3 đoạn Thượng lưu, trung lưu và hạ lưu Từ nguồn đến Con Cuông được coi là thượng lưu, lòng sông hẹp, độ dốc lòng sông lớn, có nhiều thác ghềnh, hai bên bờ là núi cao Đoạn trung lưu từ Con Cuông đến Anh Sơn, lòng sông mở rộng Đoạn hạ lưu từ Anh Sơn đến Cửa Hội chảy qua vùng đồng bằng, độ dốc lòng sông giảm

Do địa hình đồi núi chiếm phần lớn diện tích lưu vực, chia cắt mạnh, lượng mưa tương đối dồi dào, nên mạng lưới sông suối khá phát triển với mật độ lưới sông từ dưới 0,50 km/km2 đến 1,30 km/km2, tương đối dày (trên1 km/km2) ở những nơi địa hình dốc, mưa lớn và tương đối thưa (dưới 0,5 km/km2) ở những nơi mưa ít, địa hình ít bị chia cắt

Trong bảng 1.3 đưa ra đặc trưng hình thái lưu vực của sông Cả và một số sông nhánh cấp 1 tương đối lớn trong lãnh thổ Việt Nam [16] Hình 1.1 là sơ đồ mạng lưới sông suối và lưới trạm khí tượng thuỷ văn trong lưu vực sông Cả thuộc lãnh thổ nước ta

1.1.7 Lưới trạm khí tượng thuỷ văn

Từ đầu thế kỷ 20 trong phần lưu vực sông Cả thuộc lãnh thổ nước ta

đã có một số trạm khí tượng thuỷ văn được xây dựng, nhưng trong thời kỳ kháng chiến chống Pháp (1946 -1954), hầu hết các trạm đã phải ngừng hoạt

động Từ năm 1955, sau khi Miền Bắc được giải phóng, hầu hết trạm khí tượng thuỷ văn đã được khôi phục và xây dựng mới nhiều trạm khác

Độ cao nguồn sông (m)

Chiều dài sông (km)

Chiều dài lưu vực (km)

Diện tích lưu vực (km 2

)

Độ cao (m)

Độ dốc (%o)

Chiều rộng (km)

Mật độ lưới sông (km/k

m 2

)

Hệ số phát triển

đường phân nước

Ghi chú: Các cột chiều dài sông, diện tích lưu vực ghi dạng phân số:

Tử số chỉ toàn bộ, mẫu số chỉ phần ở Việt Nam

Nhưng tiếc rằng, do nhiều lý do khác nhau, không ít trạm đã bị giải thể hay hạ cấp Tính cho đến nay, trong lưu vực có 12 trạm khí tượng Tổng

số trạm thuỷ văn đã và đang hoạt động là 33 trạm kể cả một số trạm trên sông Rào Cái Hiện nay chỉ còn 16 trạm thuỷ văn đang hoạt động (bảng 1.4) Tổng số trạm đo mưa (kể cả các trạm khí tượng và thuỷ văn) là 100 trạm nhưng hiện chỉ còn 40 trạm đang hoạt động thuộc lưới trạm đo mưa cơ bản Ngoài số trạm khí tượng thuỷ văn trong lưới trạm khí tượng thuỷ văn cơ bản do Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn trước đây và nay là Bộ Tài nguyên

và Môi trường quản lý ra còn có một số trạm do một số ngành và địa phương xây dựng để phục vụ cho phòng chống lũ hay thiết kế các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện Hiện vẫn chưa có thông tin về tình hình lưới trạm khí tượng thuỷ văn trên phần lưu vực thuộc lãnh thổ Lào

Bảng 1.4 Danh sách trạm thuỷ văn trong hệ thống sông Cả (phần lãnh thổ

Năm bắt

đầu

Năm ngừn

g hoạt

động

Mực nước

Lưu lượng

Cát bùn

Thành phần hạt

Thàn

h phần hoá

nước

Nhiệt

độ nước

Ngh

1.2 Tài nguyên nước mưa

1.2.1 Phân bố của lượng mưa trong lưu vực

Để làm rõ sự phân bố của lượng mưa năm trung bình nhiều năm (X0) trong lưu vực đề tài đã xây dựng bản đồ đường đẳng trị lượng mưa năm trung bình nhiều năm trên cơ sở giá trị X0 tại các trạm đo mưa (bao gồm cả các trạm khí tượng và thuỷ văn) trong lưu vực Giá trị X0 tại các trạm được tính toán theo phương pháp trực tiếp hay gián tiếp tuỳ thuộc vào chuỗi số liệu quan trắc mưa dài hay ngắn (đủ hay thiếu)

Trong trường hợp chuỗi số liệu quan trắc đủ dài, giá trị X0 trung bình thời kỳ 1961 – 2003) được tính bằng giá trị trung bình số học của các giá trị lượng mưa năm của các năm

Trong trường hợp chuỗi số liệu lượng mưa năm ngắn, giá trị X0 được tính toán bằng phương pháp tương quan với trạm tương tự Trạm tương tự là trạm nằm gần trạm tính, có chuỗi số liệu quan trắc dài, số năm quan trắc

đồng thời với trạm tính từ 10 năm trở lên và hệ số tương quan lượng mưa năm giữa hai trạm từ 0,70 trở lên Trong bảng 1 phụ lục 1 đưa ra kết quả tính toán giá trị lượng mưa năm trung bình thời kỳ 1961-2003 tại các trạm

Dựa vào kết quả tính toán giá trị X0 tại các trạm đo mưa trong lưu vực và một số trạm ở các lưu vực lân cận đã xây dựng bản đồ đường đẳng trị X0 trung bình thời kỳ 1961-2003 trên phần lưu vực hệ thống sông Cả thuộc lãnh thổ nước ta (hình 1.2) Sở dĩ chọn thời kỳ tính toán từ năm 1961

đến năm 2003 là do trong thời kỳ này đã xuất hiện một vài chu kỳ khép kín (hình 1.3) và phần lớn các trạm đo mưa có số liệu quan trắc từ đầu thập kỷ

60 của thế kỷ 20 Đồng thời với chuỗi tính toán dài 43 năm và Cv = 0,40 thì sai số tính toán X0 khoảng 3-6,5%

0,20-Kết quả tính toán cũng như từ hình 1.2 cho thấy, trên phần lưu vực sông Cả thuộc nước ta, giá trị X0 biến đổi trong phạm vi từ dưới 1400 mm

đến trên 3000 mm Nhìn chung, X0 lớn xuất hiện ở vùng núi cao đón gió mùa tây nam hay gió mùa đông bắc, còn giá trị X0 nhỏ xuất hiện ở các

thung lũng, sườn núi khuất gió Giá trị X0 > 3000 mm xuất hiện ở sườn phía

đông dãy Trường Sơn thuộc phía tây tỉnh Hà Tĩnh – các nhánh sông phía tả ngạn sông Ngàn Sâu Lượng mưa lớn ở đây chủ yếu là do tác dụng chắn gió mùa đông bắc và bão, áp thấp nhiệt đới gây nên Ngoài ra, thượng nguồn sông Hiếu trên sườn phía đông nam đỉnh núi Pu Hoạt thuộc tây Nghệ An cũng có X0 khá lớn (2400 mm)

Giá trị X0 nhỏ nhất (1200 – 1400 mm) xuất hiện ở thung lũng sông Nậm Mô và sông Cả (từ Cửa Rào trở lên)

Trên phần lớn lãnh thổ có X0 = 1600 – 2400 mm, lớn nhất ở trung và thượng lưu sông La (sông Ngàn Sâu, sông Ngàn Phố), với X0 > 2000 mm, sau đó đến lưu vực của các nhánh sông ở hữu ngạn dòng chính sông Cả bắt nguồn từ dãy Trường Sơn Bắc ở Nghệ An (1800 - 2400 mm); thượng lưu sông Hiếu cũng có X0 tương đối lớn (> 2000 mm), các sông nhánh ở phía hữu ngạn sông Cả, trừ thượng lưu sông Hiếu và hạ lưu sông Cả, đều có X0khoảng 1600 – 2000 mm

1.2.2 Dao động của lượng mưa năm trong thời kỳ nhiều năm

Một trong những đặc tính của các yếu tố khí tượng thuỷ văn nói chung và lượng mưa năm nói riêng là sự dao động giữa các năm Đặc tính này được biểu hiện bởi sự xen kẽ giữa các pha mưa nhiều và pha mưa ít, tạo thành các chu kỳ khép kín Hình 1.3 biểu diễn đường tích lũy sai chuẩn lượng mưa năm tại một số trạm khí tượng đại biểu trong lưu vực Từ hình này có thể rút ra một số nhận xét dưới đây:

Về cơ bản, sự biến đổi trong thời kỳ nhiều năm của lượng mưa năm trong lưu vực (phần lãnh thổ Việt Nam) là đồng bộ nhau, tuy nhiên, cũng có

sự khác biệt nhất định giữa các phần của lưu vực (thượng, trung và hạ lưu)

và giữa các sông nhánh (thí dụ giữa các sông ở phía tả ngạn với các sông ở phía hữu ngạn)

Các pha mưa nhiều và mưa ít tại các trạm có thể bắt đầu/kết thúc sớm hay muộn khoảng 1 – 3 năm

Chu kỳ khép kín có thể kéo dài khoảng 9–12 năm với pha mưa nhiều 4–6 năm và pha mưa ít Trong thời kỳ 1961-2003 xuất hiện một số chu kỳ với độ dài khác nhau

Ngoài ra, đặc tính dao động giữa các năm của lượng mưa năm còn thường được đánh giá bằng hệ số biến sai CVX Kết quả tính toán cho thấy,

hệ số CVX của lượng mưa năm trong lưu vực biến đổi trong phạm vi 0,20

đến trên 0,40 Giá trị CVX nhỏ (dưới 0,25) xuất hiện ở trung lưu và hạ lưu sông Cả, trung thượng lưu sông Hiếu Giá trị CV lớn (0,30 – 0,40) không chỉ xuất hiện ở những nơi mưa nhỏ (0,48 tại Hữu Khương, 0,34 tại Mường Xén)

mà còn xuất hiện cả ở những nơi mưa vừa và lớn (Hương Điền 0,44) Hệ số

CVX không chỉ đơn thuần phụ thuộc vào độ lớn của lượng mưa năm mà còn phụ thuộc vào hình thái thời tiết gây mưa, yếu tố địa hình cũng có vai trò

đáng kể

1.2.3 Chế độ mưa

Tuỳ thuộc vào sự hoạt động của hoàn lưu khí quyển, hàng năm có 2 mùa: mùa mưa và mùa khô (hay mùa mưa ít) Tuy nhiên, mùa mưa/mùa khô hàng năm không xuất hiện đồng thời trên lưu vực ở thượng lưu và trung lưu, mùa mưa có thể bắt đầu và kết thúc sớm hơn so với hạ lưu Nhìn chung, trên phần lưu vực sông Cả thuộc lãnh thổ nước ta, do tác động của gió mùa tây nam, từ tháng V lượng mưa đã vượt 100 mm và kéo dài cho đến tháng X (trên phần lớn lưu vực từ hữu ngạn sông Cả trở ra) hay tháng XI, XII trên lưu vực sông La (Hà Tĩnh), từ tháng XI, XII đến tháng IV được coi

là mùa mưa ít (mùa khô) với lượng mưa trung bình tháng nhỏ hơn 100 mm Trong bảng 1.5 đưa ra giá trị lượng mưa tháng, năm trung bình thời kỳ quan trắc tại trạm khí tượng

Lượng mưa trong 6, 7 tháng mùa mưa chiếm tới 85 – 90% tổng lượng năm còn trong mùa khô chỉ chiếm có 10 – 15%

Cũng như các nơi khác ở ven biển Trung Bộ, trong các tháng V, VI hàng năm thường có mưa tiểu mãn, nhưng do ảnh hưởng của các dãy núi ở biên giới Việt Lào, nên lượng mưa tháng VII giảm hẳn và là tháng nóng

nhất do hiệu ứng “phơn” - gió Lào Từ tháng VIII, lượng mưa lại tăng dần, vượt 200 mm và lớn nhất vào tháng IX (từ bắc Nghệ An trở vào) hay tháng

X, sau đó lượng mưa giảm nhanh

Như vậy, dạng phân bố mưa trong năm trên phần lưu vực sông Cả thuộc lãnh thổ nước ta có 2 đỉnh: đỉnh chính xuất hiện vào tháng IX (từ bắc Nghệ An trở ra) hay tháng X, đỉnh phụ xuất hiện vào tháng V hay tháng VI Lượng mưa tháng nhỏ nhất thường xuất hiện vào tháng I, tháng II hay vào tháng III ở Hà Tĩnh Trong mùa mưa, ba tháng liên tục có lượng mưa lớn nhất thường xuất hiện vào các tháng VIII–X Lượng mưa trong ba tháng này cũng chiếm tới (50–60)% tổng lượng mưa năm, trong đó lượng mưa tháng lớn nhất cũng chiếm tới trên dưới 20%

Ba tháng liên tục có lượng mưa nhỏ nhất thường xuất hiện vào các tháng I–III, một vài nơi ở Hà Tĩnh có thể vào tháng II–IV Lượng mưa trong

3 tháng này chỉ chiếm (4 – 7)% tổng lượng mưa năm, trong đó lượng mưa tháng nhỏ nhất chỉ chiếm dưới 1,5%

Hình 1.4 là sơ đồ phân bố lượng mưa trung bình tháng trong năm tại một số trạm

1.3 Tài nguyên nước mặt

Dòng chảy năm là đặc trưng biểu thị tiềm năng nguồn nước của một dòng sông hay một vùng lãnh thổ và là một trong những đặc trưng cơ bản của dòng chảy sông ngòi

1.3.1 Tổng lượng dòng chảy năm

Để làm rõ sự phân bố của dòng chảy năm trong lưu vực đề tài đã xây dựng bản đồ đường đẳng trị mô đun dòng chảy năm trung bình thời kỳ nhiều năm (1961 – 2003) Bản đồ này được xây dựng trên cơ sở kết quả tính toán giá trị mô đun dòng chảy năm trung bình thời kỳ 1961-2003 (M0) tại các trạm thuỷ văn trên các sông vừa ở trong lưu vực sông Cả và một số sông

ở lân cận

Cũng cần chỉ ra rằng, sở dĩ chọn thời kỳ 1961-2003 để tính toán M0

là do phần lớn các trạm thuỷ văn trong lưu vực bắt đầu hoạt động từ đầu thập kỷ 60 và trong thời kỳ này đã xuất hiện một vài chu kỳ khép kín của dòng chảy năm trên các sông và đồng thời phù hợp với thời kỳ tính toán X0

Cũng như lượng mưa năm, tuỳ theo tình hình chuỗi số liệu quan trắc dòng chảy dài hay ngắn (đủ hay thiếu) mà tính toán giá trị M0 theo các phương pháp trực tiếp hay phương pháp gián tiếp [7] Phương pháp trực tiếp

được sử dụng trong trường hợp chuỗi số liệu đủ dài, trong trường hợp này, giá trị M0 được tính bằng giá trị trung bình số học của giá trị Mi của các năm Trong trường hợp chuỗi số liệu ngắn, cần phải kéo dài chuỗi số liệu từ

số liệu dòng chảy năm của sông tương tự (trạm tương tự) theo các phương pháp gián tiếp

Giá trị dòng chảy năm của những năm thiếu còn có thể được tính từ lượng mưa theo phương pháp mô hình toán Thông số của mô hình toán

được hiệu chỉnh và kiểm nghiệm theo số liệu mưa và dòng chảy thực đo của một số năm Tuỳ theo tình hình số liệu cũng như kinh nghiệm người tính toán mà sử dụng một trong các mô hình toán thuỷ văn như: SSARR, TANK, NAM, HEC, HMS, RRMOD, SACRAMENTO, SWAT [7]

Trong một số trường hợp, dòng chảy năm của những năm thiếu đo còn có thể được tính bổ sung từ số liệu lượng mưa năm tại một hay vài trạm

đại biểu trong lưu vực theo phương trình tương quan giữa dòng chảy năm với lượng mưa năm [8]

Trong trường hợp hoàn toàn không có số liệu thực đo dòng chảy, giá trị dòng chảy năm của những lưu vực sông có thể được tính từ lượng mưa năm trung bình lưu vực trung bình thời kỳ nhiều năm (X0) theo phương trình quan hệ giữa độ sâu dòng chảy trung bình lưu vực (Y0) với X0

ở vùng đồng bằng, khi xây dựng đường đẳng trị M0, còn có thể tham khảo kết quả tính toán “dòng chảy điểm – Y0đ” tại các trạm khí tượng Giá trị Y0đ là hiệu số giữa lượng mưa năm trung bình thời kỳ nhiều năm (Y0đ) với lượng bốc hơi năm trung bình thời kỳ nhiều năm (Eđ):

Y0đ = X0đ - Eđ Giá trị Eđ được tính từ số liệu khí tượng theo công thức Bu-đư-cô hay các công thức khác Trong phụ lục 1 bảng 2 đưa ra kết quả tính toán giá trị

M0 tại các trạm thuỷ văn

Căn cứ vào kết quả tính toán giá trị M0 theo các phương pháp nêu trên đã xây dựng bản đồ đường đẳng trị M0 trong lưu vực sông Cả trên phần lãnh thổ nước ta (hình 1.5) Khi xây dựng bản đồ này cũng đã tham khảo một số công trình nghiên cứu trước đây [10], đồng thời tiến hành kiểm tra tính chất hợp lý cũng như độ chính xác của giá trị M0 được xác định từ bản

đồ Từ hình 1.5 có thể rút ra một số nhận xét dưới đây:

Giá trị M0 biến đổi trong phạm vi từ dưới 20 l/s.km2 đến trên 80 l/s.km2 Trên các nhánh sông ở tả ngạn sông Ngàn Sâu ở sườn phía đông dãy Trường Sơn Bắc thuộc tây Hà Tĩnh xuất hiện trung tâm M0 lớn nhất trong lưu vực sông Cả và cũng là một trung tâm M0 lớn ở nước ta ở đây,

M0 lớn là do X0 lớn (X0>3000 mm), địa hình dốc và thảm phủ rừng còn tương đối tốt Ngoài ra, ở thượng nguồn sông Hiếu thuộc phía tây Bắc Nghệ

An cũng xuất hiện một trung tâm M0 lớn với M0 >50 l/s.km2 Giá trị M0< 20 l/s.km2 xuất hiện ở thung lũng sông Nậm Mô và sông Cả (khu vực từ Cửa