ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY LỤC MÔ PHỎNGDÒNG CHẢY LŨ HỆ THỐNG SÔNG VU GIA – THU BỒN

LỜI NÓI ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài. Với diện tích 10.350 km2, sông Vu Gia Thu Bồn là hệ thống sông lớn nhất ở khu vực Trung Trung Bộ bao trùmhầu hết lãnh thổ thành phố Đà Nẵng, tỉnh Quảng Nam và có khoảng 500 km2 thuộc tỉnh Kon Tum. Đây là nơi có nhiều di sản văn hóa (khu Di tích Mỹ Sơn, phố cổ Hội An) được thế giới công nhận…và có thành phố Đà Nẵng là khu kinh tế trọng điểm của miền Trung. Hệ thống sông Vu Gia Thu Bồn được đánh giá là có tiềm năng thủy điện lớn nhất khu vực miền Trung và có nhiều điều kiện thuận lợi cho phát triển kinh tế xã hội. Tuy nhiên, đây cũng là nơi chịu tác động mạnh mẽ của các thiên tai như bão, lũ, lụt, hạn hán thiếu nước… do vậy tốc độ tăng trưởng kinh tế vẫn còn chưa tương xứng so với tiềm năng và chậm so với nhiều khu vực khác. Những năm gần đây, các trận lũ lớn đã xuất hiện với tần xuất cao và cường độ mạnh gây thiệt hại nhiều về người và tài sản cho cư dân sống trên lưu vực sông. Những trận lụt lớn trong những năm 1998, 1999, 2004, 2006, 2007 và 2009 đã làm thay đổi dòng chảy một số đoạn sông, gây xói lở nghiêm trọng bờ sông, đe dọa sự tồn tại của các công trình kiến trúc cổ Hội An. Bão, lũ là loại thiên tai ảnh hưởng lớn nhất đến sự phát triển kinh tế và ổn định xã hội do mức độ tàn phá khốc liệt của chúng. Điển hình là vào cuối tháng 9 năm 2009, trên lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn đã xảy ra lũ lớn, đặc biệt lớn và lũ lịch sử, đỉnh lũ các trạm chính trên hệ thống sông ở mức cao hơn mức BĐ 3 từ 1,5 – 1,8m gây thiệt hại đến 3.700 tỷ đồng (gần 18,5% GDP). Bởi vậy, nghiên cứu dòng chảy lũ là rất quan trọng và cấp bách. Nghiên cứu đánh giá kịp thời và chính xác sẽ mang lại hiệu quả rõ rệt tới các ngành mà nó phục vụ cũng như giảm thiệt hại do lũ gây ra, đồng thời là cơ sở cho dự báo dòng chảy lũ trên lưu vực sông nghiên cứu. Trong đồ án này, sử dụng mô hình Mike 11 mô phỏng dòng chảy lũ và sử dụng Nam là mô đun trong mô hình Mike 11 tính toán lượng gia nhập khu giữa. Thông qua các bước thiết lập mô hình để tìm ra bộ thông số tối giúp mô phỏng chính xác nhất dòng chảy lũ khu vực nghiên cứu.   2. Mục tiêu nghiên cứu: Từ các tài liệu khí tượng thủy văn hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn, tài liệu mô hình thủy lực mô phỏng dòng chảy lũ trên sông: Thu thập các tài liệu về khí tượng, thủy văn, địa hình, đất đai, tài liệu dân sinh, kinh tế, văn hóa xã hội Tìm hiểu các phương pháp và các công cụ sử dụng để phục vụ cho bài toán mô phỏng. Ứng dụng mô hình mô phỏng dòng chảy dòng lũ trên lưu vực Mô phỏng dòng chảy với tần suất p%. 3. Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn. 4. Nội dung của đề tài nghiên cứu gồm: Mở đầu Chương 1: Điều kiện địa lý tự nhiên, Kinh tế xã hội lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn Chương 2: Cơ sở lý thuyết mô hình Chương 3: Ứng dụng mô hình Mike 11 mô phỏng dòng chảy lũ hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn. Kết luận và kiến nghị

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Lời cảm ơn

Em xin chân thành cám ơn trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội

đã tạo điều kiện cho em học tập tốt nhất, đặc biệt là các thầy giáo, cô giáo của haikhoa Khí Tượng – Thủy Văn và Tài Nguyên Nước đã truyền đạt cho em những kiếnthức chuyên môn trong quá trình học tập

Với sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cám ơn chân thành đến

cô giáo TS Hoàng Thị Nguyệt Minh và thầy giáo Th.S Trần Văn Tình đã tận tìnhhướng dẫn em trong suất thời gian thực hiện niên luận

Tôi cũng xin cám ơn các bạn lớp DH3T và những người thân đã chia sẽ giúp đỡ,động viện tạo mọi điều kiện thuận lời để tôi hoàn hành nhiệm vụ học tập và đề tài này

Do thời gian có hạn, kinh nghiệm của bản thân còn hạn chế nên những thiếu xót

là không thể tránh khỏi Em rất mong tiếp tục nhận được sự góp ý, chỉ bảo quý báocủa thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cám ơn.!

Hà Nội tháng 6 năm 2016Sinh viện thực hiện:

Nguyễn Thị Giang

Giang

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là bài đồ án của riêng tôi sinh viên Nguyễn Thị Giang và được sự hướng dẫn của TS Hoàng Thị Nguyệt Minh và ThS Trần Văn Tình Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong đồ án này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án này đã được cảm ơn

và các thông tin trích dẫn trong đồ án đã được chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung đồ án của mình

Hà Nội tháng 6 năm 2017Sinh viên thực hiện cam đoan

Nguyễn Thị Giang

Giang

Danh mục từ viết tắt

ATNĐ: Áp thấp nhiệt đới

KKL: Không khí lạnh

XTNĐ: Xoáy thuận nhiệt đới

HTNĐ: Hội tụ nhiệt đới

BĐ: Báo động

BĐI: Báo động 1

GIS: Hệ thông tin địa lý

LỜI NÓI ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài.

Với diện tích 10.350 km2, sông Vu Gia- Thu Bồn là hệ thống sông lớn nhất ở khuvực Trung Trung Bộ bao trùmhầu hết lãnh thổ thành phố Đà Nẵng, tỉnh Quảng Nam

và có khoảng 500 km2 thuộc tỉnh Kon Tum Đây là nơi có nhiều di sản văn hóa (khu

Di tích Mỹ Sơn, phố cổ Hội An) được thế giới công nhận…và có thành phố Đà Nẵng

là khu kinh tế trọng điểm của miền Trung Hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn đượcđánh giá là có tiềm năng thủy điện lớn nhất khu vực miền Trung và có nhiều điều kiệnthuận lợi cho phát triển kinh tế xã hội

Tuy nhiên, đây cũng là nơi chịu tác động mạnh mẽ của các thiên tai như bão, lũ,lụt, hạn hán thiếu nước… do vậy tốc độ tăng trưởng kinh tế vẫn còn chưa tương xứng

so với tiềm năng và chậm so với nhiều khu vực khác

Những năm gần đây, các trận lũ lớn đã xuất hiện với tần xuất cao và cường độmạnh gây thiệt hại nhiều về người và tài sản cho cư dân sống trên lưu vực sông.Những trận lụt lớn trong những năm 1998, 1999, 2004, 2006, 2007 và 2009 đã làmthay đổi dòng chảy một số đoạn sông, gây xói lở nghiêm trọng bờ sông, đe dọa sự tồntại của các công trình kiến trúc cổ Hội An Bão, lũ là loại thiên tai ảnh hưởng lớn nhấtđến sự phát triển kinh tế và ổn định xã hội do mức độ tàn phá khốc liệt của chúng.Điển hình là vào cuối tháng 9 năm 2009, trên lưu vực sông Vu Gia- Thu Bồn đã xảy ra

lũ lớn, đặc biệt lớn và lũ lịch sử, đỉnh lũ các trạm chính trên hệ thống sông ở mức caohơn mức BĐ 3 từ 1,5 – 1,8m gây thiệt hại đến 3.700 tỷ đồng (gần 18,5% GDP)

Bởi vậy, nghiên cứu dòng chảy lũ là rất quan trọng và cấp bách Nghiên cứuđánh giá kịp thời và chính xác sẽ mang lại hiệu quả rõ rệt tới các ngành mà nó phục vụcũng như giảm thiệt hại do lũ gây ra, đồng thời là cơ sở cho dự báo dòng chảy lũ trênlưu vực sông nghiên cứu

Trong đồ án này, sử dụng mô hình Mike 11 mô phỏng dòng chảy lũ và sử dụngNam là mô đun trong mô hình Mike 11 tính toán lượng gia nhập khu giữa Thông quacác bước thiết lập mô hình để tìm ra bộ thông số tối giúp mô phỏng chính xác nhấtdòng chảy lũ khu vực nghiên cứu

2 Mục tiêu nghiên cứu:

Từ các tài liệu khí tượng thủy văn hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn, tài liệu môhình thủy lực mô phỏng dòng chảy lũ trên sông:

- Thu thập các tài liệu về khí tượng, thủy văn, địa hình, đất đai, tài liệu dân sinh, kinh

tế, văn hóa- xã hội

- Tìm hiểu các phương pháp và các công cụ sử dụng để phục vụ cho bài toán mô phỏng

- Ứng dụng mô hình mô phỏng dòng chảy dòng lũ trên lưu vực

- Mô phỏng dòng chảy với tần suất p%

3 Phạm vi nghiên cứu:

- Hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn

4 Nội dung của đề tài nghiên cứu gồm:

Tài liệu tham khảo

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập, xử lý và đánh giá số liệu: thu thập và

sử lý số liệu, các tài liệu liên quan cần thiết đến lĩnh vực nghiên cứu cũng như các nội dung tính toán trong báo cáo

- Phương pháp mô hình toán: phân tích và lựa chọn các mô hình toán phù hợp để sử dụng trong phân chia vùng nghiên cứu, tínhtoán thủy văn thủy lực và dự báo dòng chảy kiệt trên lưu vực

- Phương pháp chuyên gia: hỏi ý kiến các thầy cô, chuyên gia

về nghành thủy văn đặc biệt trong lĩnh vực dự báo dòng chảy kiệt

CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI

LƯU VỰC SÔNG VU GIA - THU BỒN 1.1 Đặcđiểm địa lý tự nhiên lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn

1.1.1 Vị trí địa lý

Hệ thống sông Thu Bồn – Vu Gia là một trong 9 hệ thống sônglớn ở nước ta và là hệ thống sông lớn nhất ở khu vực Trung Trung Bộ.Lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn trải dài từ 14057'10'' đến

16003'50'' vĩ độ Bắc, 107012'50'' đến 108044'20'' kinh độ Đông thuộckhu vực Kon Tum – Nam Nghĩa, tỉnh Quảng Nam và thành phố ĐàNẵng với diện tích lưu vực là 10.035 km2

Hình 1.1: Bản đồ lưu vực Vu Gia – Thu Bồn [1]

Lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn được giới hạn ở phía Bắc bởi dãynúi Bạch Mã, phía Tây là khối là khối núi Kon Tum với đỉnh Ngọc Linh

cao 2598m, phía Nam là dãy núi Nam Ngãi và phía Đông là BiểnĐông (Hình 1), có khả năng sinh thủy rất tốt.

1.1.2 Địa hình, địa mạo

Địa hình của lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn biến đổi khá phứctạp và bị chia cắt mạnh Địa hình có xu hướng nghiêng dần từ Tâysang Đông tạo cho lưu vực các dạng địa hình núi, trung du và đồngbằng

Hình 1.2: Bản đồ địa hình lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn[2]

Với địa hình có núi cao, các sông ngắn có hướng chủ yếu TâyNam – Đông Bắc, đổ ra biển, lưu vực nhỏ, lòng sông hẹp và có độdốc lớn, nên với lượng mưa lớn như vậy trút xuống là điều kiện gâynên lũ lớn, lũ lên rất nhanh và sức tàn phá rất khốc liệt Các sườn núithường dốc trên 350, chiều dài các sông đều ngắn Các hoạt độngcủa sóng, thủy triều, các dòng bồi tích ven biển, cát bay, cát thổi là

những điều kiện cản trở dòng chảy gây nên úng ngập vùng hạ lưukhi có mưa lớn (hạn chế khả năng thoát lũ).

- Đới Nông Sơn nằm ở trung tâm vùng nghiên cứu, phía Bắc đượcgiới hạn bằng đứt gãy sông Vu Gia, phía Nam là đứt gãy Thăng Bình -Hiệp Đức, phía Tây là đứt gãy Sông Tranh Đới này gồm 4 phức hệ:Phức hệ tiền Cambri gồm các thành tạo hệ tầng Khâm Đức lộ ra ởThành Mỹ

- Đới Khâm Đức có cấu trúc phức tạp, bị biến cải nhiều lần, giớihạn với các đới khác bởi đứt gãy Tam Kỳ Phước Sơn ở phía Bắc, đứtgãy Hương Nhượng - Tà Vi ở phía Nam, đứt gãy Pô Cô ở phía Tây, đớinày bao gồm các phức hệ thạch hệ kiến trúc sau: Phức hệ tiền Cambrigồm các thành tạo lục nguyên - phun trào magma, lục nguyên -carbonat, lục nguyên - phun trào magma đến felsic hệ tầng Khâm Đức

- Nhóm đất mặn: Diện tích khoảng 3.058ha, phân bố ở vùngphía đông huyện Duy Xuyên, Hội An.

- Nhóm đất phèn: Phân bố ở vùng đông huyện Điện Bàn, chiếmdiện tích khoảng 629ha

Hình 1.3: Bản đồ đất lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn[4]

- Nhóm đất phù sa phân bố ở hạ lưu sông Thu Bồn và một số vùng

- Nhóm đất mùn đỏ trên núi phân bố chủ yếu ở vùng núi cao TràMy

- Nhóm đất thung lũng dốc tụ phân bố ở vùng trung du và núicao Trà My, Tiên Phước, Hiệp Đức, Quế Sơn , chiếm diện tích3.997ha.

1.1.5 Thực vật

Do là nơi giao lưu của nhiều luồng thực vật, cho nên thành phầnthực vật trong lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn khá phong phú với cáckiểu rừng dưới đây:

- Kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm á nhiệt đới, phân bố từ độcao trên 1.000m

- Kiểu rừng kín nửa rụng lá hơi ẩm nhiệt đới

- Kiểu rừng thưa cây lá rộng hơi khô nhiệt đới

- Kiểu rừng thưa cây lá kim hơi khô nhiệt đới

- Kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm á nhiệt đới núi thấp, phân

bố ở độ cao dưới 1.000m

Tính đến tháng 12/1998, diện tích rừng tỉnh Quảng Nam là439.748ha, chiếm 38,5% diện tích toàn tỉnh, trong đó diện tích rừng

tự nhiên 405.050ha, rừng trồng 34.698 ha

1.2 Đặc điểm khí tượng thủy văn lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn

1.2.1 Mạng lưới sông suối

Hệ thống sông Thu Bồn - Vu Gia do dòng chính sông Thu Bồn vàsông Vu Gia tạo thành Thượng lưu sông Thu Bồn được gọi là sôngTranh hay sông Tĩnh Gia, bắt nguồn từ vùng núi cao trên 2.000m ởsườn đông nam dãy Ngọc Linh chảy theo hướng gần bắc nam qua cáchuyện Trà My, Tiên Phước, Hiệp Đức và Quế Sơn, rồi chảy qua GiaoThuỷ vào vùng đồng bằng qua các huyện Duy Xuyên, Đại Lộc, ĐiệnBàn, Quế Sơn, đổ ra biển tại cửa Đại Ở trung thượng lưu sông ThuBồn có một số sông nhánh tương đối lớn như: sông Ghềnh, sông NgọnThu Bồn, sông Vang, sông Chang (sông Khang) , sông Lâu (sôngTrầu), sông Diên, Khe Le, Khe Công

Sông Vu Gia bắt nguồn từ vùng núi cao phía tây-nam tỉnh QuảngNam, bao gồm nhiều nhánh sông lớn hợp thành (Sông Cái, sôngBung, sông Côn), diện tích lưu vực khống chế tính đến ngã ba sông

Vu Gia-Quảng Huế (Ái Nghĩa) là 51.800km2 Sông Vu Gia có một sốnhánh lớn gồm:

1 Sông Cái: Bắt nguồn từ vùng núi cao trên 2.000m ở vùng

biên giới Tây Nam tỉnh Quảng Nam, đầu nguồn thuộc tỉnh Kon Tum(chiều dài sông nằm trên địa phận tỉnh Kon Tum khoảng 38km) Sôngchảy theo hướng từ nam đến bắc rồi chuyển sang hướng từ tây namđến đông bắc Diện tích lưu vực sông Cái tính đến trạm thủy vănThành Mỹ là 1.850km2, với chiều dài lòng sông chính là 130km

2 Sông Bung: Bắt nguồn từ vùng núi cao phía Tây Bắc tỉnh

Quảng Nam, chảy theo hướng Tây sang Đông Diện tích lưu vực là2.297km2, chiều dài sông chính130km Sông Bung có nhiều nhánh,trong đó nhánh sông A Vương là lớn nhất có chiều dài 84km

3 Sông Côn: Bắt nguồn từ vùng núi Tây Bắc huyện Hiên - tỉnh

Quảng Nam Diện tích lưu vực là 765km2, chiều dài sông tính đến cửa

ra (cách cửa sông Bung khoảng 15km về phía hạ lưu): 54km

Các đặc trưng hình thái lưu vực hệ thống sông Thu Bồn - Vu Giađược trình bày trong bảng 1.1:

Bảng 1.1: Đặc trưng hình thái lưu vực hệ thống sông Thu Bồn - Vu

)

Độ rộn g (km )

Mật độ lưới sông (km/k

Hệ số hình dạn g

Bồn

CửaĐại

Độ rộn g (km )

Mật độ lưới sông (km/k

Hệ số hình dạn g

217

Ngọn

Thu

Bồn

TịnhYên 600 13 13 126 317 22 9,7 0,23 0,75

Do đặc điểm địa lý, thủy văn của hệ thống sông ở miền Trung Tây Nguyên với lượng mưa hàng năm rất lớn so với trung bình của cảnước (≥2.000mm/năm) nên hệ thống sông suối ở khu vực này có tiềmnăng thủy điện vô cùng to lớn, đặc biệt là hệ thống sông Vu Gia - ThuBồn thuộc tỉnh Quảng Nam

-Hình 1.4: Bản đồ mạng lưới sông và các công trình thủy điện trên

hệ thống sông Thu Bồn – Vu Gia [4]

1.2.2 Điều kiện khí hậu

Hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn nằm ở trung Trung Bộ, chonên cũng như các nơi khác nước ta, khí hậu ở lưu vực sông Vu Gia– Thu Bồn cũng mang đặc điểm chung là khí hậu nhiệt đới gió

mùa Nhưng lưu vực nằm ở ngay phía nam dãy Bạch Mã và sườnphía đông dãy Trường Sơn, các đồi núi cao bao bọc ở phía bắc, tây

và nam còn phía đông là biển, cho nên khí hậu trong lưu vực VuGia – Thu Bồn có những nét riêng dưới đây:

1 Số giờ nắng trung bình

Số giờ nắng trung bình năm từ 1800 giờ ở vùng núi cao đến

2260 giờ tại Đà Nẵng số giờ nắng trung bình của từng tháng bằng

200 – 255 giờ trong mùa hè và dưới 150 giờ trong mùa đông ThángVII có giờ nắng trung bình cao nhất, tháng XII có giờ nắng trung bìnhthấp nhất

Bảng 1.2: Tổng số giờ nắng tháng trung bình nhiều năm tại trạm Đà

198,9

217,9

262,2

241,4

258,1

228,6

189,7

155,1

117,9

104,4

2393,1

Trà My 112,

0

145,0

187,7

169,0

213,8

188,2

209,4

197,1

160,2

118,

2 73,661,4

1862,2

Bảng 1.3: Bảng nhiệt độ không khí bình quân tháng trung bình nhiều

Trà My 21,021,824,026,

0 26,727,026,826,8

25,

7 24,122,320,4 24,4

3 Độ ẩm tương đối không khí

Độ ẩm không khí có quan hệ chặt chẽ với nhiệt độ không khí vàlượng mưa Vào các tháng mùa mưa độ ẩm không khí vùng đồngbằng ven biển có thể đạt 85 ÷ 88%, vùng núi có thể đạt 90 ÷ 95%.Các tháng mùa khô vùng đồng bằng ven biển chỉ còn dưới mức80%, vùng núi còn 80 ÷ 85% Độ ẩm không khí vào những ngày thấpnhất có thể xuống tới mức 20 ÷ 30%

Bảng 1.4: Độ ẩm trung bình tháng bình quân nhiều năm (%)[4]

Đà Nẵng 84 84 84 83 79 77 76 77 82 84 84 85 82

Trà My 89 87 85 84 84 84 84 84 88 91 93 92 87

4 Lượng mây tổng quan.

Lượng mây tổng quan trung bình năm biến đổi trong phạm vi6,5/10 – 8,2/10 Lượng mây tổng quan trung bình tháng ít thay đổitrong năm Tuy vậy, trong các tháng từ cuối mùa xuân đến đầu mùathu (III – VII) lượng mây tương đối thấp, riêng tháng VI tương đối lớn

do gió mùa Tây Nam gây nên

5 Bốc hơi.

Khả năng bốc hơi phụ thuộc vào yếu tố khí hậu: nhiệt độ khôngkhí, nắng, gió, độ ẩm Trong các tháng mùa hè thu (III-X), lượng bốchơi tiềm năng trung bình tháng đều lớn hơn 100mm, lớn nhất vàotháng V (120-130mm ở miền núi, 150-160mm ở đồng bằng) Trongmùa đông xuân, lượng bốc hơi tiềm năng trung bình tháng 50-100mm, thấp nhất vào tháng XII (50-70mm)

Bảng 1.5: Lượng bốc hơi bình quân tháng trung bình nhiều năm

(mm)[4]

Đà 69,1 65,3 79,0 85,1 104, 114, 124,112,584,371,6 65,4 62,01036,

VI hàng năm thường có mưa tiểu mãn.

1.3 Điều kiện kinh tế - xã hội

Điều kiện kinh tế xã hội của các địa phương như cơ cấu kinh tế,thể chế chính sách, y tế, giáo dục… có ảnh hưởng không nhỏ đếntình hình lũ lụt và các quy hoạch, quản lý lũ lụt trên bề mặt lưu vực.Yếu tố này có thể làm trầm trọng thêm hoặc cũng có thể làm giảmthiểu sự khốc liệt của thảm họa lũ lụt

Hệ thống lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn chảy qua địa phận cáctỉnh Kon Tum, Quảng Nam và thành phố Đà Nẵng Tuy nhiên, phầndiện tích lưu vực chảy qua 6 xã thuộc huyện Đak Glei chỉ chiếm gần7% diện tích và 4% dân số toàn tỉnh Kon Tum nên được bỏ qua Phầnlưu vực sông Tam Kỳ tuy có ảnh hưởng từ lưu vực sông Vu Gia - ThuBồn nhưng không đáng kể gồm các huyện Núi Thành, Phú Ninh vàthành phố Tam Kỳ cũng không đưa vào tính toán Ở đây, hai địaphương được xem xét tính toán là tỉnh Quảng Nam và thành phố ĐàNẵng

1.3.1 Dân cư

1 Tỉnh Quảng Nam

Dân số trung bình năm 2012 là: 1444,6 nghìn người trong đó

nữ là: 737,8 nghìn người chiếm 51,2% và dân số thành thị là: 276,1

nghìn người chiếm 19,1% Tỷ lệ sinh giảm nhẹ xuống còn 16,07‰; ởkhu vực thành thị là 15,08‰; khu vực nông thôn là 16,31‰ Tỷ lệchết thô của toàn tỉnh là 6,79‰; khu vực thành thị là: 6,43‰ vànông thôn là: 6,88‰.

Số người hoạt động kinh tế năm 2012 là: 867 nghìn người,trong đó số người có việc làm là 843,7 nghìn người và số người thấtnghiệp là 23,3 nghìn người chiếm 2,69% Cơ cấu lao động của tỉnhtiếp tục chuyển dịch khá; lao ñộng trong khu vực nông lâm thuỷ sản

có 472,7 nghìn người chiếm 56,03%; khu vực công nghiệp xây dựng

có 174,9 nghìn người chiếm 20,73% và dịch vụ có 196,1 nghìn ngườichiếm 23,24%

Tỷ lệ hộ nghèo năm 2012 là 17,9%; tỷ lệ hộ cận nghèo giảmcòn 12,6% Ước tính thu nhập bình quân chung năm 2012 là 1520nghìn đồng/người/tháng; khu vực thành thị có thu nhập bình quân là

2200 nghìn đồng/người/tháng và nông thôn là 1340 nghìnđồng/người/tháng, mức chênh lệch giữa nhóm hộ thu nhập cao nhất

và thấp nhất là 6,6 lần

2 Thành phố Đà Nẵng

Theo số liệu thống kê thành phố Đà Nẵng năm 2012 tổng sốdân là 942.132 người với 0,6% là dân tộc ít người và mật độ dân sốkhoảng 740 người/1km2 Trong đó nam giới là 458605 người chiếm48,68%, nữ giới là 483527 người chiếm 51,32% Tỷ lệ sinh tự nhiên16,34% và tỷ lệ tăng tự nhiên hàng năm xấp xỉ 12,74%

Lực lượng lao động của thành phố khoảng 462980 người,chiếm khoảng 49,14% dân số trong đó lao động qua đào tạo chiếmkhoảng 50% GDP bình quân đầu người năm 2011 ước đạt 2283 USD(2011)

Với đặc điểm dân cư tập trung đông ở vùng hạ du, các dân tộcthiểu số tập trung ở vùng núi cao Tỷ lệ hộ nghèo, tỷ lệ nữ giới cao,

là một trong những yếu tố gây tính nhạy cao trước các nguy cơ lũ lụtđiều này đồng nghĩa với việc tính dễ bị tổn thương lớn

1.3.2 Cơ cấu kinh tế trên lưu vực

1 Tỉnh Quảng Nam

Tổng sản phẩm trên địa bàn tỉnh (GRDP) năm 2012 ước tínhđạt 11376 tỷ đồng Cụ thể: khu vực nông, lâm nghiệp và thuỷ sản(NLTS) đạt 1754 tỷ đồng; công nghiệp và xây dựng (CN-XD) đạt5.181 tỷ đồng; khu vực dịch vụ đạt 4.441 tỷ đồng Tỷ trọng khu vựcCN-XD chiếm 40,91% (trong đó khu vực công nghiệp chiếm 34,84%);khu vực dịch vụ chiếm 38,92%; khu vực NLTS chiếm 20,17%

- Về trồng trọt: Tổng diện tích gieo trồng cây hàng năm năm

2012 đạt 158,8 nghìn ha Trong đó: cây lương thực đạt 101,9 nghìn

ha (chiếm 6 4,2% tổng diện tích gieo trồng); cây chất bột có củ đạt20,5 nghìn ha (chiếm 12,9%); cây rau đậu, hoa cây cảnh đạt 20,5nghìn ha (chiếm 12, 9%); cây có hạt chứa dầu đạt 12,3 nghìn ha(chiếm 7,7%); cây lấy sợi đạt 360 ha (chiếm 0,2%); Tổng diện tíchcây lâu năm 2012 đạt 21045 ha chủ yếu là cây cao su

- Về chăn nuôi: Đàn trâu cả tỉnh có 70,3 nghìn con; đàn bò có 148,2 nhìn con, (trong đó: Bò lai 62,5 nghìn con,tăng 12,3%); đàn

lợn có 519,7 nghìn con; đàn gia cầm có 5,3 triệu con; đàn gà có 3,9triệu con

- Về lâm nghiệp: Diện tích trồng rừng tập trung đạt 11400 ha, trong đó: Dự án WB3 là 2000 ha; trồng rừng tập trung trong nhân

dân là 8000 ha Số lượng cây trồng phân tán trong nhân dân đạt11,5 triệu cây

- Về thủy sản: Tổng sản lượng thuỷ sản đạt 82,3 nghìn tấn,

trong đó: sản lượng khai thác thuỷ sản đạt 63,4 nghìn tấn, trong đókhai thác biển đạt 61,1 nghìn tấn, chiếm 96,3% sản lượng khai thác;sản lượng thuỷ sản nuôi trồng đạt 18,8 nghìn tấn Diện tích nuôitrồng thuỷ sản năm 2012 ước đạt 7000 ha Diện tích cá nước ngọttoàn tỉnh thả nuôi trên 4769 ha Sản lượng cá nuôi nước ngọt ước đạt

5769 tấn

- Về sản xuất công nghiệp và hoạt động của doanh nghiệp: Giá trị sản xuất công nghiệp thực hiện được 14764,97 tỷ đồng Trong

đó: khu vực kinh tế nhà nước thực hiện 1287,41 tỷ đồng; Kinh tếngoài nhà nước thực hiện 10162,76 tỷ đồng; kinh tế có vốn đầu tưnước ngoài thực hiện 3314,79 tỷ đồng

- Hoạt động du lịch: Tổng lượt khách tham quan và lưu trú trên ñịa bàn năm 2012 ước đạt 2,8 triệu lượt (khách quốc tế 1,47 triệu lượt) Trong đó khách tham quan 1,9 triệu lượt đạt 102,34%; khách

lưu trú đạt 872 nghìn lượt đạt 101,44% Doanh thu hoạt động kháchsạn nhà hàng đạt 5410 tỷ đồng, trong đó doanh thu khách sạn đạt

1344 tỷ đồng, du lịch lữ hành đạt 88,91 tỷ đồng

Thành phố Đà Nẵng:

Trong hơn 10 năm qua (2000-2011), công nghiệp – xây dựng vàdịch vụ, thuế nhập khẩu là 2 nhóm ngành chiếm tỷ trọng cao trongtổng GDP kinh tế của thành phố Năm 2005, nhóm ngành côngnghiệp- xây dựng chiếm hơn 50 % cơ cấu GDP, đến năm 2011 nhómngành dịch vụ, thuế, nhập khẩu lại chiếm hơn 50% cơ cấu GDPthành phố

Đối với nhóm ngành nông lâm thủy sản có sự chuyển dịch cơcấu GDP sang các nhóm ngành khác Từ chỗ chiếm 7.86% tổng sốGDP thành phố vào năm 2000, đến năm 2010 nhóm ngành nông lâmthủy sản còn chiếm 3% GDP thành phố Điều này thể hiện xu hướngphát triển theo hướng dịch vụ, du lịch đưa Đà Nẵng trở thành thànhphố dịch vụ, du lịch, sự kiện

1.4 Đặc điểm dòng chảy lũ trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn

1.4.1 Đặc điểm dòng chảy năm.

1 Phân phối dòng chảy năm.

Do lưu vực có lượng mưa lớn nên dòng chảy mặt trong sông khálớn Mô đun dòng chảy trung bình năm từ 60,0 ÷ 80,0 l/s.km2 Tổnglượng dòng chảy mặt hệ thống sông Thu Bồn vào khoảng 24km3 (24tỷ.m3), tương ứng với Q0 =760m3/s và M0 = 73,4 l/s.km2 Mùa lũ từ

tháng X - XII (3 tháng), có lượng dòng chảy chiếm khoảng 64,8%

Wnăm Lượng dòng chảy trung bình tháng lớn nhất là tháng XI chiếmkhoảng 27,3%Wnăm Mô đun dòng chảy đỉnh lũ trên dòng chính Mmax

từ 3.300 ÷ 3.800 l/s.km2, trên các lưu vực nhỏ có Mmax từ 500 ÷1.000 l/s.km2 Do lưu vực sông Thu Bồn dốc, sông suối ngắn, có dạnghình nan quạt thuận lợi cho lũ tập trung về hạ lưu cùng lúc

Mặt khác lưu vực có lượng mưa và cường độ mưa lớn, sông hầunhư không có phần trung lưu nên lũ đổ dồn về hạ lưu khá đột ngột,biên độ lũ, cường độ lũ và mực nước lũ khá cao, thường gây ra ngậplụt nghiêm trọng cho vùng hạ lưu Mùa cạn kéo dài từ tháng I - IX (9tháng), có tổng lượng dòng chảy trung bình mùa cạn chiếm khoảng35,2% Wnăm Tổng lượng dòng chảy trung bình của ba tháng nhỏnhất tháng III đến tháng V chiếm khoảng 8,45% Wnăm Mô đun dòngchảy nhỏ nhất Mmin biến đổi từ 4 - 6 l/s.km2

- Trên sông Vu Gia

Theo số liệu quan trắc từ 1976-2006 tại trạm thuỷ văn Thành Mỹ

có diện tích lưu vực F= 1.850km2, lưu lượng trung bình năm là Qo =122m3/s, tương ứng với mô dun dòng chảy trung bình năm là Mo =66,0 l/s/km2, tổng lượng dòng chảy mặt trung bình năm là : W0 =3,91km3; mùa lũ từ tháng X – XII Có tổng lượng dòng chảy mặttrung bình mùa lũ là : WTB mùa lũ = 2,39 km3, chiếm khoảng 61,1%

Wnăm, lượng dòng chảy trung bình tháng lớn nhất là tháng IX chiếmkhoảng 25,1% Wnăm, lưu lượng lớn nhất đã quan trắc được là Qmax =7.000 m3/s (20/XI/1998) tương ứng với mô dun dòng chảy lớn nhất là

Mmax=3.784 l/s/km2; và mùa cạn kéo dài từ tháng I - IX (9 tháng), cótổng lượng dòng chảy trung bình mùa cạn khoảng 38,9% Wnăm, tổnglượng dòng chảy trung bình của ba tháng nhỏ nhất chiếm khoảng9,65%Wnăm, lượng dòng chảy trung bình tháng nhỏ nhất chiếmkhoảng 2,80%Wnăm, lưu lượng nhỏ nhất Qmin= 11,3m3/s (27/VII/1988),tương ứng với mô đun dòng chảy nhỏ nhất là Mmin = 6,11 l/s/km2

- Trên sông Thu Bồn

Theo số liệu quan trắc từ 1976-2006 tại trạm thuỷ văn NôngSơn: Lưu lượng nước trung bình năm là: Qo = 271m3/s, tương ứng với

mô dun dòng chảy trung bình năm là : Mo = 86,0 l/s/km2, tổng lượngdòng chảy mặt trung bình năm W0 = 8,61km3; mùa lũ từ tháng X-XII, có tổng lượng dòng chảy mặt trung bình mùa lũ là WTB mùa lũ =5,84km3, chiếm khoảng 67,8% Wnăm, lượng dòng chảy trung bìnhtháng lớn nhất (tháng XI) chiếm khoảng 29,0% Wnăm, lưu lượng lớnnhất đã quan trắc được là Qmax = 10.815m3/s (12/XI/2007), tươngứng với mô đun dòng chảy lớn nhất là Mmax=3.433 l/s/km2, mùa cạnkéo dài từ tháng I - X (9 tháng), có tổng lượng dòng chảy trung bìnhmùa cạn (WTB mùa cạn)chiếm khoảng 32,2% Wnăm, tổng lượng dòng chảytrung bình của ba tháng nhỏ nhất (VI-VIII) chiếm khoảng 7,57% Wnăm,lượng dòng chảy trung bình tháng nhỏ nhất (VII) chiếm khoảng2,15% Wnăm, lưu lượng nhỏ nhất là Qmin= 14,6m3/s (21/VIII/1977),tương ứng với mô đun dòng chảy nhỏ nhất là Mmin = 4,63 l/s/km2

Bảng 1.6: Lưu lượng bình quân tháng trung bình nhiều năm tại

Trạm Thành Mỹ và Nông Sơn[10]

Nă m

4.60

3.32

2.82

3.64

3.93

3.13

3.74

6.72

61

2 271

K%

7.09

4.12

2.81

2.19

3.09

2.96

2.13

2.37

5.10

1.4.2 Đặc điểm dòng chảy lũ hệ thống sông

Vu Gia – Thu Bồn

Nguyên nhân gây lũ :

Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nguyên nhângây lũ chủ yếu là do mưa lớn Trên lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồnhàng năm lũ lớn thường xuyên xảy ra nguyên nhân gây lũ lớn là domưa có cường độ lớn kết hợp với điều kiện địa hình phức tạp, chia cắtmạnh và tình trạng xả lũ của các hồ thủy điện Hiện nay tình trạng xả

lũ của các hồ thủy điện đang là vấn đề nổi bật cần được khắc phụckhông những ở trên lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn mà nhiều các lưuvực sông khác ở nước ta cần được giải quyết

Đặc điểm chung

Mùa lũ hàng năm trong hệ thống sông Thu Bồn – Vu Gia từtháng IX đến tháng XII Trong mỗi mùa lũ thường có từ 3-5 trận lũlớn Các đợt lũ thường liên tiếp xẩy ra trong thời gian ngắn tạo nênđường quá trình lũ có dạng nhấp nhô nhiều đỉnh Lũ trong hệ thốngsông Thu Bồn – Vu Gia xảy ra dồn dập trong thời gian không dài vàcác trận lũ thường là lũ kép từ 2 đỉnh trở lên

Một trong những đặc điểm lũ trong hệ thống sông Thu Bồn – VuGia là lũ lên nhanh, xuống nhanh với biên độ và cường suất lũ lớn ởthượng và trung lưu, lũ lên tương đối nhanh nhưng rút chậm ở hạlưu

Ở thượng lưu và trung lưu các sông, do cường suất mưa lớn, địahình dốc, lòng sông hẹp nên lũ lên nhanh xuống nhanh với cườngsuất lũ lên trung bình khoảng 30-70cm/giờ, lớn nhất tới 100-400cm/giờ Biên độ lũ 5,0-14,0m như: trận lũ XI/1999, biên độ lũ tạiThành Mỹ: 10,95m, tại Hiệp Đức 12,58m, tại Sơn Tân: 13,85m, tạiNông Sơn: 11,7m

Ở hạ lưu, do độ dốc lòng sông nhỏ (2o/oo trong đoạn sông từ

Thành Mỹ đến Ái Nghĩa, 0,08%o từ Ái Nghiã đến Câu Lâu, 0,04%o từ

Câu Lâu ra biển) và hơn nữa do có nhiều phân lưu đổ ra biển cũngnhư tác động của thuỷ triều, địa hình, địa vật nên lũ lên chậm hơn,

và rút rất chậm khi gặp triều cường Thí dụ, trong trận lũ XI/1999,

biên độ lũ lên tại các trạm ở hạ lưu khoảng 3-5m (5,46m tại ÁiNghĩa, 4,22m tại Cẩm Lệ, 4,52m tại Câu Lâu, 3,32m tại Hội An).Cường suất lũ lên trung bình khảng 5-10cm/giờ, lớn nhất cũng chỉđạt khoảng 20-50cm/giờ.

Thời gian lũ lên khoảng 20-60 giờ ở trung thượng lưu, ở hạ lưu:70-80 giờ, trung bình là 48 giờ nhưng thời gian lũ rút rất dài, thậmchí 2-5 ngày điển hình như trận lũ XII/1999 Đặc biệt, mực nước duytrì ở mức cao (trên báo động cấp III) kéo dài từ 15-42 giờ, có khi tới3-5 ngày Trong 2 trận lũ cuối năm 1999, mực nước duy trì trên mứcbáo động III tới hơn 5 ngày Ở hạ lưu, khi mực nước dưới báo động I,thuỷ triều ảnh hưởng rất mạnh và triều cường có thể làm gia tăngmực nước đỉnh lũ tới 15-25cm tại Câu Lâu

Theo số liệu quan trắc trong 40 năm qua, trận lũ XI/1964 là trận

lũ lớn nhất ở sông Vu Gia - Thu Bồn và nhiều sông ở Trung Trung Bộ.Mực nước đỉnh lũ sông Thu Bồn tại Câu Lâu đạt tới 5,78m, trên báođộng III là 2,08m (theo cao độ mới) Trong vòng hơn 31 năm gần đây1980-2010) đã xẩy ra một số trận lũ đặc biệt lớn trên các sông trong

hệ thống sông Thu Bồn-Vu Gia Ở nhánh sông Vu Gia, trận lũ XI/1998

là trận lũ có mực nước đỉnh lũ cao nhất trong thời kỳ quan trắc(1977-2000), còn ở sông Thu Bồn, trận lũ XI/1998 và XII/1999 là 2trận lũ lớn nhất ở trung và thượng lưu sông Thu Bồn

Một trong những đặc điểm quan trọng nữa là khi mưa có cường

độ lớn, lũ quét thường xẩy ra ở các sông suối nhỏ có địa hình dốc,gây thiệt hại rất lớn Trận lũ lớn XI/1998 đã gây ra lũ quét ở một sốhuyện như Đại Lộc, Quế Sơn ; trận lũ đặc biệt lớn XI/1999 đã gây ra

lũ quét trên sông Tuý Loan và nhiều nơi khác Lũ quét xảy ra bấtngờ, có sức tàn phá lớn và gây nên những thiệt hại rất nghiêm trọng

về người và của cải, tàn phá môi trường sinh thái

Bảng 1.7: Thống kê các trận lũ từ mức báo động II trở lên

(1998-2007) sông Thu Bồn - Trạm Câu Lâu[10]

Kết thúc T/N/G

H đỉn h

cm

DH

X tbl v

m m

Kết thúc T/N/G

H đỉn h

cm

DH

X tbl v

m m

Lũ lụt lịch sử: trong chuỗi số liệu từ 1961-2010 xảy ra năm 1964,

do 2 cơn bão đổ bộ vào liên tiếp trong ngày 4/XI (Iris vào Qui Nhơn)

và ngày 8/XI (Joan vào Tuy Hòa), kết hợp với KKL đã gây ra mưa lũlớn, đỉnh lũ Thu Bồn tại Câu Lâu là 5,48m Lũ lụt tháng XI/1998 vớiđỉnh lũ tại Câu Lâu là 5,09m do mưa của 2 cơn bão đổ bộ liên tiếpvào Trung Bộ, thuộc loại lớn nhất trong hơn 35 năm gần đây Tại CâuLâu, thời gian nước lên trung bình 48h, cường suất lớn nhất trung

bình là 18cm/h Mực nước duy trì trên BĐ3 thường là 15 - 42h, có khiđến 72h Trong mùa lũ, khi mực nước dưới BĐ1, thủy triều rất mạnh(biên độ triều trung bình ở Hội An khoảng 1m, lớn nhất là 1,14m),nên khi triều cường có thể làm đỉnh lũ tại Câu Lâu cao thêm 15 -25cm.

2.3.2 Mức độ lũ, lụt

Mức độ lũ thể hiện ở đặc trưng đỉnh lũ, tổng lượng, cường suất,biên độ lũ và thời gian duy trì:

- Đỉnh lũ năm: là giá trị mực nước, lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất

trong năm Theo số liệu thống kê từ 1976 - 2010, đặc trưng mựcnước đỉnh lũ năm tại các trạm như sau:

Bảng 1.8: Đặc trưng đỉnh lũ các trận lũ lụt lớn trên sông Thu

có mực nước đỉnh lũ cao nhất trong thời kỳ quan trắc 1980-2010),

còn ở sông Thu Bồn, trận lũ XI/1998 là trận lũ lớn nhất ở thượng lưucòn ở hạ lưu sông Thu Bồn là trận lũ XI/2007.

Bảng 1.9 : Đỉnh lũ lớn nhất đã quan trắc được trên lưu vực sông Vu

Gia – Thu Bồn tính đến năm 2007 [10]

Thời gian xuất hiện 29-IX-2009 12-XI-2007

Tuy nhiên, trận lũ XI/1964 cũng lớn hơn 3 trận lũ XI/1998,XII/1999 và giữa tháng XI/2007 Mực nước đỉnh lũ (Hmax) của trận lũXI/1999 và XI/2007 thấp hơn Hmax của trận lũ XI/1964 là 0,47m và0,48m tại Ái Nghĩa, 0,12m tại Cẩm Lệ sông Vu Gia, 0,55m và 0,9mtại Câu Lâu, 0,19m và 0,12m tại Hội An sông Thu Bồn

Theo kết quả điều tra, lưu lượng đỉnh lũ của trận lũ XI/1964 tạitrạm Nông Sơn là 18.200m3/s, tương ứng với mô đun đỉnh lũ5,76m3/s.km2, lớn hơn 1,7 lần so với 2 trận lũ XI/1998 và XII/1999.Trận lũ này có tần suất khoảng 3% tại Câu Lâu Độ lớn của lũ sôngThu Bồn thuộc loại lớn ở nước ta

Thời gian xuất hiện đỉnh lũ: (Hmax) từ thượng lưu về hạ lưu

không lớn, chỉ khoảng trên dưới 10 giờ Thí dụ, trong trận lũ XI/1999trên sông Vu Gia thời gian xuất hiện đỉnh lũ vào lúc 10 giờ ngày 2 tạiThành Mỹ, 5 giờ ngày 3 tại Ái Nghĩa, chênh lệch 16 giờ Trên sôngThu Bồn, thời gian xuất hiện Hmax giữa Hiệp Đức và Sơn Tân vàNông Sơn chỉ chênh lệch nhau có 1 giờ (3 giờ ngày 3 tại Hiệp Đức; 4giờ ngày 3 tại Nông Sơn, và lúc 13 giờ ngày 3 và tại Câu Lâu Nhưvậy, thời gian xuất hiện Hmax từ Hiệp Đức tới Câu Lâu là 10 giờ

Tổng lượng lũ: Qua tài liệu đo tại các trạm thủy văn cho thấy :

Tại Thành Mỹ, tổng lượng lũ là 5 ngày lũ năm 1998 đạt tới 1,18 tỷ

m3 Tại Nông Sơn lũ năm 1999 đạt tới 2,89 tỷ m3 ( bảng 1.10)

Bảng 1.10: Tổng lượng lũ lớn nhất thời đoạn trên lưu vực sông Vu

Gia – Thu Bồn[10]

Trạm Trịsố (10Wlmax6m3

)

Ngàytháng

W3max

(106m3

)

Ngàytháng

W5max

(106m3

)

Ngàytháng

2-Biên độ lũ lên: 2-Biên độ lũ lên thay đổi theo dọc sông, càng về

hạ lưu biên độ lũ càng giảm, trung bình của một trận lũ ở vùngthượng lưu đạt 6 - 8m, lớn nhất có thể đạt 11 - 14mm (1984, 1998);vùng trung lưu đạt 2 – 4m, lớn nhất lên tới 6 - 7m (1984, 1999); tạivùng hạ lưu, trung bình: 1 – 2mm, lớn nhất: 3- 5m (1999, 2007)

Bảng 1.11: Đặc trưng biên độ, cường suất lũ (các trận lũ trên BĐII)

[10]

Số trận Lũ

)

Năm Xh

Cường suất lũ lên: Theo thống kê các trận lũ từ BĐII trở lên

(1976 – 2007) ở hạ lưu, cho ta thấy cường suất lũ lên trung bình củamột trận lũ ở các trạm thượng lưu khá lớn 30 - 40cm/h, tại các trạm

hạ lưu không lớn, khoảng: 5 – 10cm/h Nhưng cường suất lũ lên lớnnhất ở vùng thượng lưu có thể đạt 150 – 200cm/h, ở vùng hạ lưu: 40– 50cm/h Điển hình như tại trạm Ái Nghĩa, cường suất lũ lên trungbình chỉ là 13cm/h, nhưng cường suất lũ lên lớn nhất đạt tới 173cm/h(trận lũ năm 1984) Tại Cẩm Lệ: cường suất lũ lên trung bình: 5cm/h

và cường suất lũ lên lớn nhất: 41cm/h (trận lũ 1982) Tại Câu Lâu:cường suất lũ lên trung bình: 8cm/h và cường suất lũ lên lớn nhất:50cm/h (trận lũ 2007)

Thời gian duy trì lũ cao: Theo thống kê các trận lũ từ mức

BĐII trở lên từ năm 1976 – 2007 (Bảng 1.7) cho ta thấy, thời gianduy trì lũ ở mức cao (trên BĐIII) trung bình một trận lũ tại Ái Nghĩa là

15 giờ và tại Cẩm Lệ, Giao Thuỷ, Câu Lâu và Hội An: 16 giờ Nhưngtrong những trận lũ lớn thì thời gian duy trì lũ trên BĐIII cũng khádài, như trận lũ đặc biệt lớn năm 1999 tại Ái Nghĩa kéo dài tới 5 ngày(120 giờ), Cẩm Lệ, Câu Lâu: 119 giờ, Hội An: 117 giờ

Bảng 1.12: Thời gian duy trì mực nước lũ ở mức cao[10]

Năm xh

rất dài, thậm chí 2-5 ngày như trận lũ XII/1999 Đặc biệt, mực nướcduy trì ở mức cao (trên BĐIII) kéo dài từ 15 - 42 giờ, có khi tới 3 - 5ngày Thí dụ, trong 2 trận lũ cuối năm 1999, mực nước duy trì trênmức BĐIII tới hơn 5 ngày Ở hạ lưu khi mực nước dưới BĐI, thuỷtriều hiện rất mạnh và triều cường có thể làm tăng mực nước đỉnh lũtới 15-25cm tại Câu Lâu Thời gian duy trì mực nước lũ ở các cấp báođộng tại một số trạm thuỷ văn được trình bày trong bảng 1.13.

Bảng 1.13: Thời gian duy trì mực nước ở các cấp báo động[10]

Trạm thuỷ văn: Ái NghĩaNhóm năm

Thời gian duy trì mực nước (giờ) >= Mức báo

độngTrên Mức BĐI Trên Mức BĐII Trên Mức BĐIII

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH.

2.1 Giới thiệu chung.

Mô phỏng dòng chảy là quá trình tiến hành nghiên cứu trêndòng chảy một cách nhân tạo, tái hiện lại dòng chảy đo một sốtrường hợp không đo được dòng chảy, hay có trường hợp chưa xảy

ra nên phải mô phỏng dòng chảy để tính toán, quy hoạch TàiNguyên Nước

Hiện nay, có rất nhiều các mô hình có khả năng mô phỏng dòngchảy được ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam và trên thế giới mang lạikết quả đáng tin cậy

Một số các mô hình thủy văn như: mô hình mưa – dòng chảyNAM, mô hình HEC – HMS, mô hình TANK, mô hình LTANK do PGS.TSNguyễn Văn Lai (ĐH Thuỷ Lợi) và Ronny Berndtsson (ĐH Lund-ThuỵĐiển) xây dựng từ những nghiên cứu cấu trúc mô hình tất định mưa-dòng chảy, cùng với những xem xét đặc điểm tự nhiên hình thànhdòng chảy của sông ngòi Việt Nam đã xây dựng mô hình có cấu trúcdạng bể chứa tuyến tính cho phép mô phỏng các quá trình mưa-dòng chảy khá tốt đối với lưu vực vừa và nhỏ cho vùng nhiệt đới ẩmvới địa hình có sườn ngắn và dốc, chế độ dòng chảy chịu sự quy địnhkhá chặt chẽ của chế độ mưa Qua thời gian, mô hình này càng thểhiện rõ khả năng ứng dụng tốt với điều kiện tự nhiên nước ta

Các mô hình thủy lực như: mô hình SWAT, mô hình HEC-RAS, môhình EFDC, mô hình MIKE 11

Từ những đặc điểm về sông ngòi, dòng chảy năm, dòng chảy lũ,các số liệu thu thập được thấy sử dụng mô hình thủy lực Mike 11 làphương pháp tối ưu nhất trong việc “Mô phỏng dòng chảy lũ lưu vựcsông Vu Gia – Thu Bồn”, Với các lý do sau:

- Mô hình mô phỏng được các lưu vực sông lớn, với nhiều sôngnhánh, sông con Mà lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn là hệ thống sốnglớn và có nhiều sông nhánh, nhánh sông chính và sông con

- Khả năng ứng dụng của mô hình lớn, kết nối dễ dàng với nhiều

mô hình đơn khác trong bộ phần mềm MIKE 11 nên có khả năngcung cấp số liệu đầu vào để giải quyết các bài toán

- Mô hình Mike 11 có nhiều tính ưu việt như việc sử dụng dễdàng, giao diện gần giũ, tốc độ và tính khả thi của mô hình cao Đặcbiệt khi nghiên cứu các vùng mà các trạm đo lưu lượng hầu nhưkhông có mà chỉ có một số các trạm đo mưa

- Đã được áp dụng để mô phỏng dòng chảy lũ cho nhiều lưu vựcsông Mã cho kết quả dự báo với độ tin cậy khá cao

Do đó, với đề tài này mô hình MIKE 11 thích hợp để mô phỏngdòng chảy lũ hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn

Trong mike 11 có sử dụng lưu lượng trên thượng lưu và lưu lượngnhập lưu của khu giữa làm biên đầu vào Để tính các lưu lượng đó,

trong đồ án sử dụng mô hình MIKE NAM để tính toán

2.3 Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE NAM, MIKE 11.

2.3.2 Mô hình MIKE NAM

Mô hình NAM (Nedbor Afstromnings Model = Mô hình

mưa-dòng chảy) là mô hình tính toán mưa-dòng chảy trên một lưu vực từ mưahoặc tuyết tan do Viện Nghiên cứu Thủy lực Đan Mạch (DHI) pháttriển

Trong mô hình NAM, mỗi lưu vực được xem là một đơn vị xử lý(Hình 2.1) Do đó, các thông số và các biến là đại diện cho các giá trịđược trung bình hóa trên toàn lưu vực Cấu trúc mô hình NAM đượcxây dựng trên nguyên tắc các bể chứa theo chiều thẳng đứng và các

bể chứa tuyến tính, gồm có các bể chứa sau theo chiều thẳng đứng

- Bể chứa tuyết: kiểm soát bằng các điều kiện nhiệt độ Đối vớiđiều kiện khí hậu nhiệt đới ở nước ta thì không xét đến bể chứanày

- Bể chứa nước mặt: lượng nước ở bể chứa này bao gồm lượngnước mưa do lớp phủ thực vật chặn lại, lượng nước đọng lại trongcác chỗ trũng và lượng nước trong tầng sát mặt Giới hạn trêncủa bể chứa này được ký hiệu bằng Umax

- Bể chứa nước sát mặt: là vùng đất có rễ cây nên cây cối có thểhút nước cho bốc, thoát hơi Giới hạn trên của lượng nước trong

bể chứa này được ký hiệu bằng

- Lmax, lượng nước hiện tại được ký hiệu là L và tỷ số L/Lmaxbiểu thị trạng thái ẩm của bể chứa

- Bể chứa nước ngầm: Lượng cấp nước ngầm được phân chiathành hai bể chứa: tầng trên và tầng dưới, hoạt động như các hồchứa tuyến tính với các hằng số thời gian khác nhau Hai bể chứanày liên tục chảy ra sông tạo thành dòng chảy gốc

- Mưa hoặc tuyết tan đều đi vào bể chứa mặt Lượng nước (U)trong bể chứa mặt liên tục cung cấp cho bốc hơi và thấm ngangthành dòng chảy sát mặt Khi U đạt đến Umax, lượng nước thừa

là dòng chảy tràn trực tiếp ra sông và một phần còn lại sẽ thấmxuống các bể chứa tầng dưới và bể chứa ngầm Nước trong bểchứa tầng dưới liên tục cung cấp cho bốc thoát hơi và thấmxuống bể chứa ngầm Lượng cấp nước ngầm được phân chiathành hai bể chứa: tầng trên và tầng dưới, hoạt động như các hồchứa tuyến tính với các hằng số thời gian khác nhau Hai bể chứanày liên tục chảy ra sông tạo thành dòng chảy gốc Dòng chảytràn và dòng chảy sát mặt được diễn toán qua một hồ chứa tuyếntính thứ nhất, sau đó các thành phần dòng chảy được cộng lại vàdiễn toán qua hồ chứa tuyến tính thứ hai Cuối cùng cũng thuđược dòng chảy tổng cộng tại cửa ra

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý mô hình NAM[8]

Số liệu đầu vào của mô hình NAM đó là các thông số về khítượng (mưa, bốc hơi) cùng với các thông tin khác về điều kiện đấtđai (độ ẩm, khả năng bổ sung nước ngầm, mực nước ngầm v.v ) Sốliệu đầu ra của mô hình sẽ là chuỗi dòng chảy cho cả 3 thành phần:dòng chảy bề mặt, dòng chảy sát mặt (tầng bão hoà) và dòng chảynước ngầm

Mô hình có các thông số cơ bản, gồm:

- CQOF: Hệ số dòng chảy tràn không có thứ nguyên, có phạm vibiến đổi từ 0.1đến 0.9 Nó phản ánh điều kiện thấm và cấp nướcngầm Vì vậy nó ảnh hưởng nhiều đến tổng lượng dòng chảy vàđoạn cuối của đường rút Thông số này rất quan trọng vì nó quyếtđịnh phần nước dư thừa để tạo thành dòng chảy tràn và lượngnước thấm Các lưu vực có địa hình bằng phẳng, cấu tạo bởi cátthô thì giá trị CQOF tương đối nhỏ, ở những lưu vực mà tính thấm

nước của thổ nhưỡng kém như sét, đá tảng thì giá trị của nó sẽ rấtlớn.

- CQIF: Hệ số dòng chảy sát mặt, có thứ nguyên là thời gian (giờ)

-1 Nó chính là phần của lượng nước trong bể chứa mặt (U) chảysinh ra dòng chảy sát mặt trong một đơn vị thời gian Thông sốnày ảnh hưởng không lớn đến tổng lượng lũ, đường rút nước

- CBL: là thông số dòng chảy ngầm, được dùng để chia dòng chảyngầm ra làm hai thành phần: BFU và BFL Trường hợp dòng chảyngầm không quan trọng thì có thể chỉ dùng một trong 2 bể chứanước ngầm, khi đó chỉ cần CBFL = 0, tức là lượng cấp nước ngầmđều đi vào bể chứa ngầm tầng trên

- CLOF, CLIF: Các ngưỡng dưới của các bể chứa để sinh dòng chảytràn, dòng chảy sát mặt và dòng chảy ngầm, không có thứnguyên và có giá trị nhỏ hơn 1 Chúng có liên quan đến độ ẩmtrong đất Khi các giá trị của ngưỡng này nhỏ hơn L/Lmax thì sẽkhông có dòng chảy tràn, dòng chảy sát mặt và dòng chảy ngầm

Về ý nghĩa vật lý, các thông số này phản ánh mức độ biến đổitrong không gian của các đặc trưng lưu vực sông Do vậy, giá trịcác ngưỡng của lưu vực nhỏ thường lớn so với lưu vực lớn

- Umax, Lmax: Thông số khả năng chứa tối đa của các bể chứatầng trên và tầng dưới Do vậy, Umax và Lmax chính là lượng tổnthất ban đầu lớn nhất, phụ thuộc và điều kiện mặt đệm của lưuvực Một đặc điểm của mô hình là lượng chứa Umax phải nằmtrong sức chứa tối đa trước khi có lượng mưa vượt quá, PN xuấthiện, tức là U< Umax Do đó trong thời kỳ khô hạn, tổn thất củalượng mưa trước khi có dòng chảy tràn xuất hiện có thể được lấylàm Umax ban đầu

- CK1,2, CKBF: là các hằng số thời gian về thời gian tập trungnước Chúng là các thông số rất quan trọng, ảnh hưởng đến dạngđường quá trình và đỉnh

2.3.2 Mô hình MIKE 11

MIKE 11 là một phần mềm kỹ thuật chuyên dụng do DHI (ViệnThuỷ lựcĐan Mạch) xây dựng và phát triển, được ứng dụng để môphỏng lưu lượng, chấtlượng nước và vận chuyển bùn cát ở cửa sông,sông, hệ thống tưới, kênh dẫn và các hệ thống dẫn nước khác MIKE11bao gồm nhiều mô đun có các khả năng và nhiệmvụ khác nhaunhư:Mô đun thuỷ lực (HD); Mô đun mưa dòng chảy (RR); Mô đun tải –khuyếch tán (AD); Mô đun chất lượng nước (WQ) và một số các môđun khác

Trong mô hình MIKE 11 thì mô đun thuỷ lực (HD) là phần trungtâm của môhình, tuy nhiên, tuỳ theo mục đích mà chúng ta kết hợp

sử dụng với các mô đunkhác một cách hợp lý và khoa học

Phương trình cơ bản của mô hình để tính toán cho trường hợpdòng không ổn địnhlà hệ phương trình bao gồm phương trình liên tục

và phương trình động lượng ( hệ phương trình Saint Venant) với cácgiả thiết:

- Dòng chảy là dòng một chiều, độ sâu và vận tốc chỉ thay đổitheo chiều dọc của lòng dẫn

- Dòng chảy thay đổi từ từ dọc theo lòng dẫn để áp suất thủytĩnh chiếm ưu thế, gia tốc theo chiều thẳng đứng được bỏ qua

- Trục của lòng dẫn được coi như một đường thẳng

- Độ dốc đáy lòng dẫn nhỏ và đáy cố định, bỏ qua hiện tượngxói và bồi

- Có thể áp dụng hệ số sức cản của dòng chảy rối đều, ổn địnhcho dòng

không ổn định để mô tả các tác động của lực cản

- Chất lỏng không nén được và có khối lượng không đổi trongtoàn dòng

chảy

Phương trình liên tục:

q t

A x

Q

=

∂

∂ +

∂

∂

(1)

Q là lưu lượng nước (m3/s);

x là biến không gian;

g là gia tốc trọng trường (m/s2);

ρ là mật độ của nước (kg/m3);

b là độ rộng của lòng dẫn (m);

R là bán kính thủy lực (m)

Hình 2.2: Sơ đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Abbott[8]

Hình 2.3: Sơ đồ sai phân 6 điểm ẩn Abbott trong mặt phẳng x~t[8]

• Phương pháp giải:

Hệ phương trình Saint – Venant về nguyên lý là không giải đượcbằng các phương pháp giải tích, vì thế trong thực tế tính toán người

ta phải giải gần đúng bằng cách rời rạc hóa hệ phương trình Cónhiều phương pháp rời rạc hóa hệ phương trình, và trong mô hìnhMIKE 11, các tác giả đã sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn 6điểm ẩn Abbott

Hình 2.1 mô tả các cách bố trí sơ đồ Abbott 6 điểm với cácphương trình và các biến trong mặt phẳng x~t (Hình 2.4).Trongphương pháp này, mực nước và lưu lượng dọc theo các nhánh sôngđược tính trong hệ thống các điểm lưới xen kẽ như hình 2.4

Đối với mạng lưới sông phức tạp, mô hình cho phép giải hệphương trình cho nhiều nhánh sông và các điểm tại các phânlưu/nhập lưu.Cấu trúc của các nút lưới ở nhập lưu, tại đó ba nhánhgặp nhau, thể hiện trong Hình 2.1.Cấu trúc các điểm lưới trong mạngvòng được thể hiện trong Hình 2.5 Tại một điểm lưới, mối quan hệgiữa biến số Zj (cả mực nước hj và lưu lượng Qj) tại chính điểm đó vàtại các điểm lân cận được thể hiện bằng phương trình tuyến tínhsau:

(4)

Hình 2.4: Nhánh sông với các điểm lưới xen kẽ[8]

Hình 2.5: Cấu trúc các điểm lưới xung quanh điểm nhập lưu[8]

Quy ước các chỉ số dưới của các thành phần trong phương trìnhbiểu thị vị trí dọc theo nhánh, và chỉ số trên chỉ khoảng thời gian.Các hệ số α, β, γ và δ trong phương trình (1) tại các điểm h và tạicác điểm Q được tính bằng sai phân hiện đối với phương trình liêntục và với phương trình động lượng

Hình 2.6: Cấu trúc các điểm lưới trong mạng vòng[8]

Tất cả các điểm lưới theo phương trình (1) được thiết lập Giả

sử một nhánh có n điểm lưới; nếu n là số lẻ, điểm đầu và cuối trongmột nhánh luôn luôn là điểm h Điều này làm cho n phương trìnhtuyến tính có n+2 ẩn số Hai ẩn số chưa biết là do các phương trìnhđược đặt tại điểm đầu và điểm cuối h, tại đó Zj-1và Zj+1 là mựcnước, theo đó phần đầu/cuối của nhánh phân/nhập lưu được liên kếtvới nhau

• Điều kiện biên ban đầu: