DỰ BÁO DÒNG CHẢY LŨ SÔNG LÔ PHỤC VỤ VẬN HÀNH HỒ CHỨA TUYÊN QUANG VÀ THÁC BÀ CHỐNG LŨ HẠ DU

Mức độ che khuất khác nhau đối với từng vị trí trong lưu vực là nguyên nhân phân hóa thành các vùng khác nhau trong lưu vực: từ Bắc Mê trở lên có khí hậu khô và lạnh, lượng mưa trung bìn

NGUYỄN THỊ NHƯ QUỲNH

DỰ BÁO DÒNG CHẢY LŨ SÔNG LÔ PHỤC VỤ VẬN HÀNH HỒ CHỨA TUYÊN QUANG VÀ

THÁC BÀ CHỐNG LŨ HẠ DU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI – 2011

NGUYỄN THỊ NHƯ QUỲNH

DỰ BÁO DÒNG CHẢY LŨ SÔNG LÔ PHỤC VỤ VẬN HÀNH HỒ CHỨA TUYÊN QUANG VÀ

THÁC BÀ CHỐNG LŨ HẠ DU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: Thủy văn học

Mã số: 60-44-90

Người hướng dẫn khoa học: 1 TS Nguyễn Mai Đăng

2 GS.TS Hà Văn Khối

HÀ NỘI - 2011

Việc hoàn thành luận văn Thạc sĩ với đề tài:” Dự báo dòng chảy lũ sông Lô

phục vụ cho vận hành hồ chứa Tuyên Quang và Thác Bà chống lũ hạ du” đã

đánh dấu một mốc son quan trọng đối với cá nhân tôi trong quá trình học tập,

n ghiên cứu tại Trường Đại học Thủy Lợi, Hà Nội Trong quá trình hoàn thành luận văn Tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của thầy cô, bạn bè và gia đình

Từ đáy lòng mình, Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới thầy giáo GS.TS Hà Văn Khối, TS Nguyễn Mai Đăng đã trực tiếp hướng dẫn, định hướng cho tôi cách tiếp cận với bài toán và đã giành nhiều thời gian đóng góp những ý kiến, nhận xét để tôi

có thể hoàn thành luận văn của mình

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp Phòng Dự báo Thủy văn Bắc Bộ - Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương đã hỗ trợ chuyên môn, thu thập tài liệu liên quan để luận văn được hoàn thành

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Phòng Đào tạo đại học và sau đại học, khoa Thủy văn và Tài nguyên nước trường Đại học Thủy lợi và toàn thể các thầy cô đã giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi cho Tôi trong thời gian học tập và hoàn thành luận văn

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới Bố Mẹ, Chồng và Con tôi đã động viên rất lớn

về tinh thần và vật chất để Tôi có được ngày hôm nay

Trong khuôn khổ một luận văn, do thời gian và điều kiện hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy cô và các đồng nghiêp

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, tháng 6 năm 2011 Tác giả

0TTỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH DỰ BÁO LŨ SÔNG LÔ VÀ VẬN HÀNH

HỆ THỐNG HỒ CHỨA TRÊN LƯU VỰC.0T 27

Học viên: Nguyễn Thị Như Quỳnh – Cao học 16v

3.1.3.1 Phương pháp hồi quy nhiều biến………49 3.1.3.2 Giới thiệu mô hình ngẫu nhiên SPSS……… 51

0T

0T

3.2.2 Xây dựng mô hình NAM và Muskingum cho lưu vực……… 53

0T

0T

3.3 Dự báo lũ lưu vực sông Lô bằng việc kết hợp mô hình tất định NAM –

4.1 Ứng dụng mô hình MIKE11 vào dự báo dòng chảy hạ lưu sông Lô sau khi các

Học viên: Nguyễn Thị Như Quỳnh – Cao học 16v

0T

0T

Học viên: Nguyễn Thị Như Quỳnh – Cao học 16v

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Sông Lô là một trong những phụ lưu nhiều nước nhất của sông Hồng với

(chiếm 58%) và chiều dài 275km Sông Lô bắt nguồn từ cao

lưu vực là cánh cung Ngân Sơn và cánh cung Sông Gâm, phía Đông Nam là dãy núi Tam Đảo, Phía Tây là dãy núi Con Voi

Lũ trên lưu vực sông Lô mang tính chất lũ miền núi rõ rệt, mực nước và lưu lượng đều biến đổi nhanh Đó là hệ quả của những trận mưa kéo dài ngày trong điều kiện địa hình núi cùng với độ dốc lớn và cấu trúc mạng lưới sông có dạng hình nan quạt Lượng lũ ở Vụ Quang chiếm 30% lượng lũ sông Hồng tại Sơn Tây Nước Lũ

và thị xã Tuyên Quang, gây thiệt hại khá lớn về người và tài sản

Hiện nay, trên hệ thống sông Lô có hai nhà máy thủy điện lớn Tuyên Quang

và Thác Bà là những công trình trọng điểm của đất nước với nhiệm vụ là tạo dung tích phòng chống lũ cho đồng bằng sông Hồng và thị xã Tuyên Quang Tuy nhiên các hồ chứa này chỉ mới vận hành theo quy trình riêng rẽ, đơn lẻ, chưa được quản lý tổng hợp và thống nhất nên khai thác chưa hiệu quả Để vận hành hợp lý các hồ chứa cần thiết phải xây dựng công cụ dự báo dòng chảy sông Lô trong mùa lũ (bao gồm cả dòng chảy đến hồ và dòng chảy hạ du)

Bên cạnh những tiềm năng và vai trò quan trọng của nhà máy, những thách thức đặt ra cho việc chinh phục sông Lô cũng rất lớn Để giảm thiểu tác hại do lũ lụt gây ra cũng như các tác hại khác xảy ra trên lưu vực thì đây là bài toán phức tạp đòi hỏi sự quan tâm thích đáng của nhiều cấp, bộ, ngành cũng như nhiều quốc gia sống

trên lưu vực Trong đó cần giải quyết bài toán quy hoạch, quản lý nguồn nước, dự báo lũ lụt sao cho hiệu quả

Do tính chất phức tạp của sự hình thành lũ trên lưu vực sông Lô nên việc tính toán và dự báo dòng chảy lũ sông Lô gặp nhiều khó khăn và vẫn đang là một yêu cầu cấp bách của thực tế dự báo tác nghiệp phục vụ công tác phòng chống lũ Cho tới nay, việc dự báo lũ sông Lô thường được tiến hành bằng những phương pháp truyền thống như: Phương pháp mực nước lưu lượng tương ứng, tổng nhập lưu, các biểu đồ dự báo quá trình lũ lên và lũ xuống…với mức đảm bảo thường

hành nghiên cứu các mô hình để xây dựng phương án dự báo dòng chảy lũ sông Lô

từ đó phục vụ cho vận hành hồ chứa chống lũ hạ du

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Mục tiêu chính là thiết lập một mô hình dự báo dòng chảy lũ cho lưu vực sông Lô, phục vụ công tác vận hành hồ chứa Thác Bà và Tuyên Quang chống lũ và giảm nhẹ thiên tai một cách thích hợp, kịp thời và hiệu quả Các mục tiêu cụ thể của nghiên cứu bao gồm: i) Nghiên cứu dự báo lũ sử dụng mô hình tất nhiên mưa rào dòng chảy kết hợp với mô hình ngẫu nhiên SPSS; ii) Nghiên cứu vận hành hồ chứa Tuyên Quang và Thác Bà chống lũ hạ du sử dụng mô hình thủy lực MIKE11

4 HƯỚNG TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Hướng tiếp cận: Căn cứ vào tình hình thu thập tài liệu, nghiên cứu trên lưu vực,

Tác Giả lựa chọn hướng tiếp cận vừa mang tính kế thừa vừa đảm bảo tính sáng tạo trong nghiên cứu

địa chất, thổ nhưỡng, khí hậu, nước, sinh vật, con người, điều kiện kinh tế xã hội, đặc điểm tình hình lũ lụt và những tác hại do lũ lụt gây ra

chiều, xây dựng mô hình dự báo dòng chảy lũ

Phương pháp nghiên cứu:

tập hợp, phân tích, đánh giá nguyên nhân gây mưa, lũ

hình tính toán thủy văn, thủy lực

lực học trên hệ thống sông Lô

5 CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN

Chương 1: Đặc điểm sự hình thành lũ trên lưu vực sông Lô

Chương 2: Tổng quan về tình hình dự báo lũ sông Lô và vận hành hệ thống

hồ chứa trên lưu vực

Chương 3: Nghiên cứu ứng dụng mô hình dự báo dòng chảy lũ cho lưu vực sông Lô

Chương 4: Ứng dụng kết quả dự báo cho vận hành hồ chứa Tuyên Quang và Thác Bà

Kết luận và kiến nghị

Phụ lục

Tài liệu tham khảo

CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM SỰ HÌNH THÀNH LŨ TRÊN LƯU VỰC SÔNG LÔ

1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên lưu vực sông Lô

Sông Lô là một trong những phụ lưu lớn của sông Hồng Lưu vực sông Lô được giới hạn phía đông là cánh cung Ngân Sơn và cánh cung sông Gâm, phía đông nam là dãy Tam Đảo, phía tây là dãy Con Voi Chiều dài lớn nhất từ Tây Bắc xuống Đông Nam là 320km Hướng dốc chung của lưu vực sông Lô là Tây Bắc-Đông

200-300m trở lên chiếm khoảng (70-80%) diện tích lưu vực

Hình 1.1: Bản đồ lưu vực sông Lô

Trong lưu vực sông Lô, các dãy núi lớn đều quy tụ về phía Đông Nam và mở rộng về phía Bắc Các đơn vị địa mạo trên phản ánh khá rõ nét sự phân bố của nham thạch trong lưu vực Những vùng địa hình cao nhất, phân bố loại nham thạch rất chắc như Hoa cương, Gơ-Nai, đá vôi Những vùng núi và đồi thấp là diệp thạch và

sa diệp mềm hơn, đây là loại nham thạch phân bố rộng rãi nhất

2

P

, dòng chính dài 470km, bắt nguồn từ cao nguyên Vân Nam chảy vào Việt Nam tại Thanh Thủy Thung lũng sông Lô rất hẹp, có nơi chỉ khoảng 4-5km, đoạn Hà Giang tới Bắc Quang lòng sông nhiều thác gềnh, sông rộng trung bình 40 - 50m Trung lưu sông Lô kể từ Bắc Quang tới Tuyên Quang dài 108km, độ dốc đáy sông giảm còn 0,25m/km, thung lũng mở rộng dần, sông rộng trung bình 140m, chỗ hẹp nhất 26m, sâu trung bình 1-1,5m trong mùa cạn Phía trên Tuyên Quang tại Khe Lau, sông Lô nhận sông Gâm

là phụ lưu lớn nhất Hạ lưu sông Lô, có thể kể từ Tuyên Quang, thung lũng sông mở rộng, về mùa cạn, lòng sông rộng tới 200m và sâu tới 1,5 - 5m ở đoạn Tuyên

2

P

, chiếm khoảng 44,1% diện tích của cả lưu vực sông Lô, sông dài 297km Đoạn từ Na Hang đến cửa sông dài 86km Thượng lưu sông Gâm, địa hình dốc từ Tây Bắc xuống Đông Nam, ở trung lưu, hạ lưu chuyển thành hướng gần Bắc Nam Độ cao bình quân lưu vực sông Gâm tới 877m, phía Bắc và Đông Bắc cao hơn cả, độ cao từ 200m trở lên chiếm 95% diện tích lưu vực, trong đó diện tích có độ cao 400-600m chiếm tới 35%

Lưu vực sông Lô, nói chung ẩm ướt Do ảnh hưởng của độ cao mà nhiệt độ trung bình năm tăng dần từ cao xuống thấp và từ bắc xuống nam lưu vực Tính chất

ẩm ướt của khí hậu thể hiện rõ nhất ở vùng Bắc Quang nơi địa hình dạng phễu, hội

tụ gió Đông Nam do hướng thung lũng trùng với hướng gió thịnh hành, hình thành tại đây một trung tâm mưa lớn nhất miền Bắc, chuẩn mưa năm tới 5043mm, trung

Lưu vực sông Gâm ở khuất sau cánh cung Ngân Sơn và cánh cung sông

với ở dòng chính sông Lô Mức độ che khuất khác nhau đối với từng vị trí trong lưu vực là nguyên nhân phân hóa thành các vùng khác nhau trong lưu vực: từ Bắc Mê trở lên có khí hậu khô và lạnh, lượng mưa trung bình năm từ 1100-1400mm; vùng trung lưu sông Gâm có khí hậu ẩm ướt hơn, lượng mưa trung bình năm tới 1800-2000mm

Trên lưu vực sông Lô, mưa giảm dần từ trung lưu về hai phía thượng lưu, hạ lưu Lượng mưa tăng dần theo độ cao lưu vực, trong đó mức gia tăng trung bình chỉ khoảng 40mm/100 mét Tuy nhiên, quy luật tăng lượng mưa theo độ cao chỉ tồn tại

ở dưới độ cao 500 mét, trên độ cao đó lượng mưa lại giảm dần theo độ cao, dưới ảnh hưởng của địa hình và tầm xa biển của vị trí trạm Trên lưu vực còn tồn tại một

miền Bắc Việt Nam Dưới tác dụng của địa hình chắn gió và đón gió mà lượng mưa năm và lượng mưa mùa lũ ở lưu vực sông, tăng dần theo tầm xa bờ biển vịnh Bắc

Bộ, nhưng chỉ tới tầm xa nhất định (khoảng 200km - ngang tuyến Bảo Yên, Bắc

1.2 Đặc điểm sự hình thành dòng chảy lũ trên lưu vực sông Lô

Quá trình mưa đã quyết định quá trình hình thành mạng lưới sông suối và từ

đó là tổng lượng nước mùa lũ cũng như cả năm trên lưu vực sông Lô.Chế độ mưa ở lưu vực sông Lô cùng chế độ mưa với các lưu vực thuộc hệ thống sông Hồng, mưa lớn thường tập trung vào các tháng VI, VII, VIII do đó tình hình lũ cũng xảy ra phù hợp với tình hình mưa trong cùng thời gian Trung tâm mưa lớn thường xảy ra ở vùng Bắc Quang, Vĩnh Tuy Nguyên nhân chủ yếu là do rãnh thấp nóng, dải hội tụ

và bão Chế độ lũ ở sông Lô so với các sông trong hệ thống sông Hồng thường lên

nhanh, xuống nhanh hơn

Dòng chảy sông Lô chia thành hai mùa rõ rệt Mùa lũ kéo dài 5 tháng từ

Lượng dòng chảy mùa lũ chiếm tới 73 – 74% lượng dòng chảy năm, trên các phụ

lưu, lượng dòng chảy lũ chiếm tới 53% lượng dòng chảy năm Phía thượng lưu sông

Lô, dòng chảy lớn nhất trong năm xuất hiện chậm hơn phía trung lưu

Lưu vực dòng chính sông Lô có lượng nước trung bình nhiều năm lớn nhất

Lô hàng năm đe dọa và gây lụt lội cho các vùng ven sông, như thị xã Hà Giang và thị xã Tuyên Quang đều bị ngập lụt khi có lũ Mực nước lớn nhất tại tuyến Tuyên

Quang của sông Lô vượt quá độ cao trung bình của thị xã Tuyên Quang tới 3 - 4 m

Ở phụ lưu sông Gâm ít nước hơn sông Lô tuy diện tích sông Gâm lớn hơn diện tích lưu vực dòng chính sông Lô Dòng chảy chính trên sông Gâm phản ánh đặc tính đa dạng của điều kiện địa lý thủy văn trong lưu vực Tháng VIII có lượng dòng chảy lớn nhất và gấp khoảng 10 lần tháng có dòng chảy nhỏ nhất Ba tháng có dòng chảy lớn nhất chiếm khoảng 51 – 61% lượng dòng chảy cả năm Đặc trưng dòng chảy lớn nhất thường khác nhau ở các vùng, nhưng tính chất lũ núi thì thống nhất trên toàn lưu vực Mực nước, lưu lượng biến đổi nhanh và đạt giá trị lớn nhất

trong một thời gian ngắn và xảy ra bất thường [11]

1.3 Những nhân tố ảnh hưởng đến dòng chảy lũ trên lưu vực sông Lô

Quá trình hình thành dòng chảy lũ chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố phức tạp, chúng không những chịu ảnh hưởng đến tổng lượng dòng chảy mà còn ảnh hưởng đến quá trình phân phối dòng chảy

Đặc trưng trạng thái thủy văn sông ngòi được hình thành dưới sự ảnh hưởng tổng hợp của các nhân tố địa lý tự nhiên Những nhân tố đó có quan hệ chặt chẽ với nhau và ảnh hưởng tới nhau Những nhân tố địa lý tự nhiên quan trọng nhất là khí hậu, thổ nhưỡng và thực vật Ảnh hưởng tới dòng chảy lũ còn có một số nhân tố địa

lý tự nhiên khác nữa: địa hình, cấu tạo địa chất, độ đầm lầy, độ ao hồ Trong hình thành của dòng chảy lũ, sự hoạt động kinh tế của con người cũng có ảnh hưởng rất lớn

Trong điều kiện thiên nhiên miền nhiệt đới ẩm, gió mùa của miền Bắc nước

ta nổi lên một số nhân tố có nhiều ảnh hưởng tới dòng chảy lũ trong lưu vực là: khí hậu, địa hình, nham thạch và tác động của con người, trong đó khí hậu là nhân tố chủ đạo

Ta có thể phân thành 2 loại nhân tố chính ảnh hưởng đến sự hình thành lũ trên lưu vực là: nhân tố khí tượng, nhân tố mặt đệm Trên mỗi một lưu vực cụ thể

có sự ảnh hưởng của các nhân tố này khác nhau, nên sự hình thành lũ trên các lưu vực cũng khác nhau, tới đây ta xét cụ thể từng nhân tố trên [11]

1.3.1 Nhân t ố mặt đệm

Nhân tố mặt đệm là một nhân tố quan trọng có tác dụng quyết định đến hai khâu chính trong quá trình hình thành dòng chảy lũ trên lưu vực, quá trình tổn thất

và quá trình tập trung nước trên sườn dốc và trong sông

Sông Lô là một trong những phụ lưu lớn nhất của sông Hồng.Vị trí địa lý của sông Lô được giới hạn về phía đông là cánh cung Ngân Sơn và cánh cung sông Gâm, phía nam là dãy núi Tam Đảo, phía tây là dãy núi Con Voi Chiều dài lớn nhất

từ Tây Bắc xuống Đông Nam tới 320km và chiều rộng Đông Tây là 200km

Những dãy núi lớn trên lưu vực đều có hướng Tây Bắc- Đông Nam, cao khoảng 2800m về phía Trung Quốc, giảm dần xuống dưới 2000m ở phái Việt Nam Hướng dốc chung của lưu vực sông Lô cũng theo hướng đó Những đơn vị địa mạo phân bố trên lưu vực sông Lô có thể kể: cao nguyên Bắc Hà với đỉnh cao nhất là 2267m, khối tinh thạch cổ thượng nguồn sông Chảy có đỉnh Tây Côn Lĩnh cao 2431m, về phía Đông Nam là cao nguyên đá vôi và diệp thạch: Quảng Bạ, Pu Tha

Ca và Đồng Văn

cánh cung sông Gâm với các đỉnh cao nhất: Pia Ya 1980m, Pia uac 1930m, Pia Bioc 1587m

Khối núi Tam Đảo ở Đông Nam có đỉnh cao nhất tới 1591m Đồi núi thấp là dạng địa hình chủ yếu trong lưu vực sông Lô

Trong lưu vực sông Lô các dãy núi lớn đều quy tụ về phía Nam và mở rộng vệ phía Bắc Vì vậy nan quạt có thể đặc trưng cho hình dạng của lưu vực sông Lô

Các đơn vị địa mạo trên đây phản ánh khá rõ sự phân bố của nham thạch trên lưu vực Những vùng đại hình cao nhất, phân bố các loại nham thạch răn chắc như Hoa Cương, Gơ Lai, Đá Vôi…Những vùng núi và đồi núi thấp là diệp thạch và sa thạch mềm hơn Đây là loại nham thạch phân bố rộng rãi nhất trên lưu vực

Độ cao bình quan trên lưu vực sông Lô dao động từ 500 đến 1000m, độ cao 200- 500m trở lên chiếm khoảng 70- 80% diện tích lưu vực [12]

Địa hình địa chất trên lưu vực lòng chính sông Lô

Dòng chính sông Lô bắt nguồn từ cao nguyên Vân Nam cao trên 2000m, bắt đầu chảy vào Việt Nam tại Thanh Thủy với chiều dài 470km, diện tích lưu vực F=

thác và bãi nổi Tới Hà Giang sông Miện ra nhập vào sông Lô ở bờ phải

Độ sâu trung bình về mùa cạn của sông Lô thuộc thượng lưu phái Việt Nam khoảng

Quốc có tên là Bàn Long)

Trung lưu sông Lô có thể kể từ Bắc Quang tới Tuyên Quang dài 180km Độ dốc đáy sông giảm xuống còn 0.25m/km và thung lũng sông đã mở rộng Sông rộng trung bình là 140m, hẹp nhất là 26m, sâu trung bình từ 1- 1.5m trong mùa cạn có khoảng 30 bãi, thác và ghềnh, trong đó có thác Cái ở dưới Vĩnh Tuy là khá nguy hiểm Tại Vĩnh Tuy sông Lô gặp sông con chảy từ vùng núi thượng nguồn sông Chảy xuống, cũng từ Vĩnh Tuy sông Lô bắt đầu chảy theo hướng Tây Bắc- Đông Nam cho tới Tuyên Quang, taị đây sông Lô chảy qua một vùng đồng bằng đệ

tamkhas rộng Phía trên Tuyên Quang, tại khe Lau sông Lô nhận sông Gâm là phụ lưu lớn nhất lưu vực Hạ lưu sông Lô có thể kể từ Tuyên Quang tới Việt Trì, thung lũng sông mở rộng, lòng sông rộng, ngay trong mùa cạn lòng sông cũng rộng tới 200m và sâu tới 1,5- 3m Tới Đoan Hùng có sông Chảy ra nhập vào bờ Phải sông

Lô và trước khi đổ vào sông Hồng ở Việt Trì, sông Lô còn nhập thêm một phụ lưu lớn nũa là sông Phó Đáy, chảy từ phía chự đồn xuống

Sự dao động về độ cao tương đối đã tạo ra những thung lũng sâu và hẹp, độ

Bảng 1.1: Phân bố độ cao theo diện tích

Nậm Ma ( % diện tích)

Sông con ( % diện tích)

Ngòi Xảo ( % diện tích)

4.130 9.000 11.020 9.460 11.020 11.490 11.020 10.290 11.020 11.020

- 0.180 0.420 1.440 3.120 5.590 8.980 12.650 14.770 32.600

Do điều kiện khí hậu và địa hình lên phần lớn diện tích lưu vực sông Lô phân

2

P

Vùng có lượng mưa nhiều địa hình đồi núi và nền là diệp thạch phân phiến và diệp thạch silic, xâm thực chia cắt diễn ra mạnh mẽ, mật độ sông suối dầy đặc 1.5 đến 1.94km/

Ngược lại những vùng đá vôi lượng mưa it hơn, mật độ sông suối thuộc cấp

2

chính sông Lô có 71 sông suối, phân bố tương đối đều theo dọc sông

Bảng 1.2: Đặc trưng hình thái lưu vực

TT Tên sông

Chiều dài

km

Diện tích lưu vực

kmP

2

Độ cao bình quân lưu vực (m)

Độ dốc bình quân lưu vực

%

Độ rộng bình quân lưu vực

km

Hệ số tập chung nước

Hệ

số uốn khúc

Hệ số không cân bằng lưới sông

Mật

độ lưới sông

Quốc chảy vào theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, tới Việt Nam sông chuyển hướng theo hướng gần Bắc- Nam, sông Miện xả qua cao nguyên đá vôi diệp thạch Quân

Ba và đổ vào sông Lô ở bờ trái tại thị xã Hà Giang cách cửa sông Lô 258km

Nằm trong vùng đồi núi cao nguyên trên 1000m, do đó độ dốc bình quân lưu vực lớn 976m và độ dốc lưu vực thuộc loại trung bình 24.5% và hệ số uốn khúc lớn

lưu vực sông Lô

và nhập vào sông Lô ở Vĩnh Tuy thuộc bờ phải, cách cửa sông Lô 176km Độ cao bình quân lưu vực đạt 430m, độ dốc trung bình lưu vực cũng đạt tới 23.6%, độ dốc đáy sông tới 6.18‰.Mật độ sông suối tại đây phát triển nhất trongn lưu vực sông

Lô, phù hợp với vùng núi cao, dốc nhiều, nham thạch mềm và lượng mưa nhiều

Do đó dòng chảy của lưu vực sông Con cũng phong phú nhất trong lưu vực sông

sông Lô, chiếm khoảng 44.1% diện tích của toàn bộ lưu vực sông Lô, các phụ lưu của sông Gâm phân bố tương đối đều dọc theon hai bên dọc sông

Giới hạn về phía Đông Và Đông Nam lưu vực sông Gâm là cánh cung Ngân Sơn và cánh cung sông Gâm, là đường phân nước lớn nhất trong khu vục Đông Bắc, đường giới hạn này cao trung bình 500- 1000m, cao nhất là đỉnh Pia Uao 1930m

Phía Tây và Tây Bắc là đường phân nước giữa sông Lô và sông Gâm, cao trung bình 200 đến 1000m, có đỉnh núi cao tới 1940m, phía Đông Nam địa hình thấp xuống dưới 800m Như vậy phía thượng lưu sông Gâm địa hình dốc từ Tây Bắc xuống Đông Nam, ở trung và hạ lưu chuyển dần thành hướng Bắc Nam

Bắt nguồn từ vùng núi cao gần 2000m thuộc tỉnh Vân Nam Trung Quôc, sông Gâm chảy vào Việt Nam tại bản Pin Qua, tới Bảo Lạc, xuống Bắc Mê về Chiêm Hóa và nhập vào sông Lô ở khe Lau

Thượng lưu sông Gâm ở Trung Quốc chảy theo hướng Tây Bắc- Đông Nam, qua biên giới chuyển sang hướng Đông Bắc Tây Nam Qua Bảo Lạc sông Gâm nhận một phụ lưu lớn là sông Nho Quế ( ở phía Trung Quốc gọi là Phổ Mai) từ Trung Quốc chảy theo hướng Tây Bắc- Đông Nam nhập vào sông Gâm ở Na Mạt cách cửa sông Gâm 178km Sông Gâm chảy qua cao nguyên Đồng Văn cao trung bình trên 500m, nến nham thạch là đá vôi và phiếm nham trơ trụi Thung lũng sông

có dạng hẻm vực điển hình, có nơi sâu tới 1000m vách đá dựng đứng, lòng sông rất hiểm trở

Từ dưới ngã ba sông Gâm và Nho Quế, sông Gâm xẻ sang núi Lang Ca Phù cao trên 1000m, tạo thành hiểm vực Nà Pông để chảy về Bắc Mê và tiếp nhận một

số phụ lưu lớn khác nữa

Từ dưới Bắc Mê sông Gâm chảy theo hướng Tây Bắc- Đông Nam tới Na Hang

đó thác Thượng Lãm là lớn nhất, thuyền bè không qua lại được Độ dốc trung bình đáy sông thuộc địa phận Việt Nam 0.84‰

Về đến gần Na Hang sông Gâm nhận thêm sông Năng ở phía bờ trái và các của sông Gâm 71.5km

Trung lưu sông Gâm có thể kể từ Na Hang trở xuống tới dưới ngòi Cô Lai,

độ dốc đáy sông thoải , thác không còn nữa, chỉ có những sỏi, bãi thuyền bè qua lại

dễ dàng, độ rộng trung bình 70m và sâu từ 0.6 đến 1m về mùa cạn

Hạ lưu rất ngắn, tuy dòng sông đã mở rộng nhưng đồi núi vẫn sát bờ sông, lòng sông rộng trung bình 120m, sâu 1- 1,5 m về mùa cạn

Độ cao trung bình lưu vực của sông Gâm tới 877m Phía Bắc và Đông Bắc cao hơn cả, độ cao từ 200m trở nên chiếm 95% diện tích lưu vực, trong đó diện tích

có độ cao 400 – 600m chiếm 35%

Bảng 1.3: Phân bố độ cao theo diện tích

Độ cao trung bình (m)

Mật độ sông suối trung bình trên lưu vực sông Gâm từ dưới 0.5 đến 1.5

Vùng trung và hạ lưu lượng mưa ra tăng phân bố loại nham diệp thạch là chủ yếu

Bảng 1.4: Đặc trưng hình thái lưu vực sông

TT Tên sông

Chiều dài

km

Diện tích lưu vực

kmP

2

Độ cao bình quân lưu vực (m)

Độ dốc bình quân lưu vực

%

Độ rộng bình quân lưu vực

km

Hệ số tập chung nước

Hệ

số uốn khúc

Hệ số không cân bằng lưới sông

Mật

độ lưới sông

Địa hình địa chất trên lưu vực dòng nhánh sông chảy

Sông chảy là phụ lưu lớn thứ 2 trong lưu vực sông Lô với chiều dài L=

và Đông Nam là đường sống núi của dãy Tây Côn Lĩnh và dãy núi thấp phân chia giữa hai lưu vực sông Chảy và dòng chính sông Lô ở phía trung lưu

Địa hình lưu vực sông Chảy thấp dần từ Bắc- Tây Bắc xuống Đông Nam Phía Bắc cao hơn cả, trong đó dẫy núi Tây Côn Lĩnh cao khoảng 1630m đến 2000m, phía Tây cao nhất là đỉnh của dãy núi Con Voi cao từ 700m đến 1450m Phía đông nam lưu vực chỉ cao trung bình 200 đến 300 m Hướng dốc của địa hình như vậy đã quyết định hướng chảy Tây Bắc- Đông Nam của dòng chính sông Chảy

ở trung và hạ lưu, ở thượng lưu chảy theo hướng Đông Tây

Thượng lưu sông chảy độ dốc thấp xuống rất nhanh, trong vòng 20km dầu độ

0

P

vực sâu thẳm Phụ lưu lớn nhất từ phía Trung Quốc chảy qua nhập vào sông chảy tại Lúng Thắng ở bờ phải Sông Chảy nhập vào sông Lô ở Đoan Hùng cách cửa sông Lô là 62km

Lưu vực sông Chảy được hình thành trong vùng địa hình được nâng cao, độ cao tương đối và tuyệt đối đều lớn hơn 1000m Địa hình bị đào khoét chia cắt mãnh liệt

Độ cao đáy sông chính ở độ cao 50 đến 100m, trên các phụ lưu thì cao hơn khoảng 100 đến 150m Xâm thực trên một nền đá rắn kết tinh, thác ghềnh phát triển, dòng sông trở nên hiểm trở, chỉ kể từ Bảo Nhai về Phố Ràng (41km) đã có 41 thác lớn nhỏ và từ Phố Ràng về tới Đoan Hùng dài 82km, số thác ghềnh và bãi nổi cũng có tới 82 cái

Độ dốc bình quân sông Chảy tới 24%, độ cao bình quân cũng lớn khoảng 858m Diện tích có độ cao từ 400m trở xuống chiếm 40% diện tích toàn lưu vực

lượng mưa ít và địa hình thấp

Tổng số sông suối trên lưu vực sông Chảy có 47 sông có chiều dài từ 10 km trở lên, với tổng chiều dài là 720km

Dòng chính sông Chảy uốn khúc quanh co, hệ số uốn khúc lớn 2.32, độ rộng bình quân lưu vực nhỏ 26 km, hệ số không cân bằng của lưới sông nhỏ hơn 1, các phụ lưu nhập vào sông chính tương đối đều theo hai bên bờ sông chính

Bảng 1.5: Phân bố độ cao theo diện tích

1.3 2 Nhân tố khí tượng

Trong nhân tố khí tượng, mưa rào có tác dụng quyết định, cung cấp nguồn dòng chảy để tạo nên những con lũ Còn các nhân tố khác như nhiệt độ, bốc hơi, độ ẩm… không quyết định nhiều đến việc hình thành lũ

Toàn bộ lưu vực sông Lô nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa Cơ chế gió mùa Đông Nam Á, với hai loại gió mùa trong năm tạo lên mùa đông có khí hậu khô lạnh

và mùa hè nóng ẩm mưa nhiều Trong mùa đông gió mùa bị chi phối bởi không khí cực đới lục địa và khối không khí nhiệt đới biển đông đã biến tính Còn mùa hè bị chi phối bởi 3 khối không khí:

Nậm Ty Sao,

%theo diện tích

Ngòi Phong, % theo diện tích

Ngòi Nghĩa

Đô, % theo diện tích

Ngòi Biệc % theo diện tích

1) Không khí nhiệt đới biển Bắc Ấn Độ Dương ( gió Tây Nam) do tác dụng che chắn của dãy Ai Lao và dãy núi Hoàng Liên Sơn lên khối không khí biển bắc

ấn Độ Dương ít ảnh hưởng đến lưu vực Lượng mưa lớn nhất trong năm thường vào tháng 8

Nam Bán Cầu, bản than của khối không khí này là nóng ẩm, thương đi theo hướng gió Nam phát huy ưu thế rõ rệt trên lưu vực vào tháng 7, 8 Khối không khí này thường kết hợp với các nhiễu động thời tiết khác như rãnh nội chi tuyến, bão, gây ra mưa vừa đến mưa lớn trên lưu vực vào các tháng 7, 8

áp cao cận chí tuyến, xâm nhập vào lưu vực trong trường hợp lưỡi áp cao Thái Bình Dương phát triển về phía Tây Khối không khí này tác động đến lưu vực trong suốt mùa hè, với tỷ trọng nhỏ hơn so với hai khối không khí trên Các tháng chiếm ưu thế là tháng 5, 8, 9 và có thể gây mưa lớn trong giai đoạn đầu Ngoài các hoạt động của các khối không khí trên để có thể gây mưa lớn cần có các hoạt động thời tiết khác [12]

1.4 Khái quát những đặc điểm hình thế thời tiết gây mưa sinh lũ lớn trên lưu vực sông Lô

1.4.1 Những hình thế thời tiết chủ yếu gây mưa lớn trên lưu vực sông Lô

Mưa lớn đều khắp, hoặc mưa vừa bao trùm diện rộng, lại kéo dài 2 đến 3 ngày

và tới nhiều ngày trên lưu vực sông Lô, thường gây ra lũ lớn, ngập lụt ở hạ lưu

có 1 đến 2 hoặc 3 đợt mưa lớn bao trùm diện rộng gây ra lũ lớn đều khắp trên toàn

bộ lưu vực cũng như trên hệ thống sông Hồng, làm cho mực nước trên các sông nhánh thượng lưu nói riêng cũng như sông Hồng tại Hà Nội nói chung trên mức báo động II ( báo động II tại Hà Nội là 10.50m) Các trận mưa lớn diện rộng có khả năng gây lũ lớn ở các sông nhánh thượng lưu và sau đó là lũ lớn ở hạ lưu Theo số

chính với lượng mưa chủ yếu tập trung trong 1,2 ngày, thời gian gớt mưa hoặc dừng

mưa giữa các đợt thường là 12h hoặc 1 ngày Tuyệt đại đa số các trận mưa gây lũ lớn trên hệ thống sông Hồng cũng như trên lưu vực sông Lô trong vòng hơn 3 thập

kỷ qua đều tập chung vào tháng 7 và 8( trên 86% số trận), 10- 12% số trận xảy ra vào các tháng khác

Trên lưu vực sông Lô mưa lớn tập trung vào các tháng 7, 8, 9 với số lần trong

thể xẩy ra trên toàn bộ lưu vực thậm chí rộng hơn nữa có khi bao trùm cả hệ thống sông Hồng Quá trình mưa và phân bố mưa không đều theo không gian là nguyên nhân chính gây ra tổ hợp không đồng bộ trong hình thành lũ ở các sông nhánh và dòng chính của lưu vực Sự khác biệt về lượng, tính chất, không gian, thời gian mưa

là do sự tác động và chi phối của nhiều hình thế thời tiết gây mưa khác nhau trên cả lưu vực[11]

1.4.2 Những hình thế thời tiết gây mưa lớn diện rộng trên lưu vực sông Lô

Lưu vực sông Lô nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, thời tiết chịu sự chi phối của các loại hoàn lưu khí quyển từ nhiều phía: Đông, Tây, Nam, Bắc Các hình thế thời tiết có khả năng gây mưa lớn với tổng lượng mưa trận trên 200mm chiếm đa phần trên lưu vực Dưới đây phân tích khái quát các hình thế thời tiết khác tạo thành

9 dạng hình thế thời tiết điển hình có khả năng gây mưa lớn diện rộng sinh ra lũ lớn trên sông Lô

1) Rãnh áp thấp mặt đất kết hợp với tác động của không khí lạnh

Loại hình thế thời tiết này thể hiện mạnh nhất trong trường hợp rãnh áp thấp ( có áp thấp đóng kín Bắc Bộ) từ mặt đất tới mức AT850 với trục hướng Tây Bắc- Đông Nam đi từ khu Tây Bắc xuống đồng bằng Bắc Bộ kết hợp với tác động của không khí lạnh kèm theo font lạnh di chuyển xuống Bắc Bộ Tổ hợp hình thế này có khả năng gây mưa lớn kéo dài 1, 2 ngày với lượng mưa ngày phổ biến là 50 đến 100mm Mưa lớn thường xảy ra vào tháng 6 và tháng 9

2) Xoáy thấp lạnh trên cao 700 và 500 mb

0

xuống phía Nam, ở đuôi rãnh thường hình thành xoáy thấp dịch chuyển dần xuống Bắc Bộ Đây là loại hình thế có khả năng gây mưa lớn vào tháng 6 và tháng 9, lượng mưa ngày từ 50 đến 100mm, mưa kéo dài 2 đến 3 ngày với tổng lượng mưa trận từ 100 đến 200mm, lượng mưa điển hình có thể tới 300mm

3) Hội tụ gió ở Bắc Bộ trên tầng cao AT850- AT500

Nam ( có nguồn gốc gió Tây Nam từ vịnh Bengan lên ) với gió Nam- Đông Nam ( nguồn gốc gió Đông Nam từ rìa Tây Nam lưỡi cao áp Thái Bình Dương ) gây ra mưa lớn kéo dài 1, 2 ngày với lượng mưa ngày tới 50 đến 100mm, có nơi đạt tới 200mm

4) Dải hội tụ nhiệt đới

Loại hình thế thời tiết phổ biến ở Bắc Bộ thường hoạt động vào các tháng 7 và

8 trên lưu vực Tùy thuộc vào cường độ hội tụ mà mưa trên lưu vực có thể khác nhau cả về lượng và phạm vi Khi di chuyển lên phái Bắc, dải hội tụ nhiệt đới thường phối hợp với các hình thế thời tiết khác gây ra mưa với phạm vi rộng, hẹp khác nhau có thể phân dạng hình thế thời tiết này ra hai dạng nhỏ:

200- 300mm vào các tháng 7 và 8

lượng mưa trận lên tới 200- 300mm, có nơi tới 400mm

5) Dải hội tụ nhiệt đới kết hợp với tác động của không khí lạnh

Đây là loại hình thế điển hình có khả năng gây mưa lớn ở lưu vực vào tháng 8,

9, có thể phân loại hình thế này ra làm hai loại nhỏ:

đông của không khí lạnh có khả năng gây mưa lớn với tổng lượng mưa trận tới 200- 300mm, có vùng tới 300- 400mm, loại này thường gây mưa lớn vào tháng 9 ở lưu vực sông Lô cũng như đồng bằng Bắc Bộ

 Dải hội tụ nhiệt đới có nhiễu động xoáy thuận ở vùng ven biển kết hợp với lưỡi cao Thái bình Dương Trường hợp này do gió Đông Nam ở rìa Tây Nam lưỡi cao Thái Bình Dương lấn vào làm độ hội tụ lớn, xoáy thuận theo dòng dẫn vào đất liền gây mưa lớn, thường diện mưa mở rộng phía Bắc dài tới 200km, tổng lượng mưa trận thường tới 300- 400mm ở thượng lưu, còn ở hạ lưu là 200- 300mm

6) Xoáy thuận nhiệt đới

Xoáy thuận nhiệt đới thường gây mưa lớn vào các tháng 7, 8 trên lưu vực Mưa do bão thường kéo dài 2 đến 3 ngày, cường độ mưa phụ thuộc vào hướng di chuyển, thời gian tan nhanh hay chậm của bão, áp thấp Mưa do bão thường bao chum một diện rộng, có khi toàn bộ lưu vực sông, với lượng mưa phổ biến có khi tới 100- 300mm Xoáy thuận nhiệt đới phối hợp với các hình thế thời tiết khác như không khí lạnh, lưỡi cao áp Thái Bình Dương thường gây ra mưa rất lớn, diện rộng, lượng mưa trận tới trên 300mm

7) Trường hợp 2,3,4 loại hình thế thời tiết nối tiếp nhau

Ngoài các dạng hình thế thời tiết kể trên còn có những trường hợp 2,3,4, loại hình thế thời tiết không tác động đồng thời mà hoạt động nối tiếp nhau( hình thế này vừa suy yếu thì hình thế khác bắt đầu) Đây là những trường hợp ddienr hình có khả năng gây mưa lớn và kéo dài tạo ra những trận lũ lớn trên sông Lượng mưa toàn trận của loại này có khi tới trên 300mm bao trùm diện rộng, có khi toàn bộ lưu vực, có khu vực lượng mưa tới 500mm

Lưu ý rằng, những hình thế thời tiết chủ yếu và các tổ hợp tác động của chúng gây mưa lớn ở lưu vực sông không phải đều có thể dẫn tới hình thành lũ lớn lưu vực Dưới đây ta đi phân tích chi tiết hơn đặc điểm hình thế thời tiết gây mưa lớn dẫn tới lũ lớn trên lưu vực[11]

1.4.3 Một số đặc điểm hình thế thời tiết gây mưa sinh lũ lớn trên lưu vực sông Lô

1) Hình thế thời tiết gây lũ lớn

Việc thống kê phân tích các hình thế thời tiêt cùng tổ hợp tác động phức tạp và

đa dạng của chúng gây ra mưa lớn dẫn đến hình thành các trận lũ lớn trong thời kỳ

Hồng thường là do hoạt động lien tiếp hoặc tổ hợp của một số hình thế thời tiết chủ yếu hoạt động kế tiếp nhau gây nên, trong đó có tới 36 trận lũ ( 36/41 trận) là do mưa lớn đều khắp, bao trùm diện rộng của 2- 3 loại hình thế tác động đồng thời hoặc kế tiếp nhau, 6 trong số 41 trận là do mưa lớn bởi tác động của trên 4 hình thế thời tiết Tuy nhiên có 2 trận trong số 41 trận thuần túy do hoạt động của một hình thế thời tiết là bão

đổ bộ vào Bắc Bộ gây ra lũ lớn ở hệ thống sông Hồng

có khả năng gây ra lũ lớn trên lưu vực cũng như trên hệ thống sông Hồng trong 3 thập kỷ qua

đông của áp cao Thái Bình Dương ( CTBD) ( 23/41trận) đã lấn sâu vào lục địa châu á, lại kết hợp với hoạt động của các hình thế thời tiết khác như rãnh thấp nóng ( RTN), hoàn lưu bão tan, cao áp nén dải thấp (GAT) v.v

biển biên giới Việt Trung cũng là loại hình thế thời tiết quan trọng gây mưa dẫn đến lũ lớn

cao bao trùm Bắc Bộ lại kết hợp vopwis các hình thế thời tiết khác

hợp với các hình thế thời tiết khác

một loại hình thế thời tiết gây mưa, dẫn tới lũ lớn cần đặc biệt lưu ý trong

dự báo và cảnh báo lũ Trong hơn 3 thập kỷ qua đã xẩy ra 3 lần chỉ do

mưa lớn của một con bão mạnh vào Bắc Bộ hoặc ATNĐ (8/1996) gây lũ lớn trên 11m tại Hà Nội

dẫn tới lũ lớn và đặc biệt lớn, cần phải chú ý tới tổ hợp kế tiếp nhau của bão, rãnh thấp nóng kết hợp với không khí lạnh hoặc cao áp Thái Bình Dương và dải hội tụ nhiệt đới Đại đa số các trận lũ lớn có đỉnh trên múc báo động 3 tại Hà Nội ( 11,5m) đều đã xảy ra khi hoạt động lien tiếp của

ba loại hình thế thời tiết nêu trên

tiết đều có khả năng gây ra mưa dẫn tới lũ lớn, song ít gặp hơn thường chỉ

Trong thời kỳ từ 1960 đến 1996, rất hiếm thấy hoạt động gây mưa của một hoạt động thời tiết lại sinh lũ lớn trừ Bão, ATNĐ, trong đó mưa của bão đơn độc và ATNĐ đã gây ra 3 trận lũ lớn trên hệ thống sông Hồng Các hình thế thời tiết như Cao áp Thái Bình Dương lấn sâu vào lục địa, không khí lạnh, rãnh thấp nóng phía tây, xoáy thấp lạnh trên cao, dải hội tụ nhiệt đới và bão đóng vai trò quan trọng nhất trong việc hình thành lũ lớn trên lưu vực sông Lô Tuyệt đại đa số các hình thế thời tiết gây mưa dẫn đến lũ lớn trên lưu vực sông Lô đều bao trùm diện rộng, hầu như khắp miền Bắc Việt Nam[11]

1.5 G ia nhập khu giữa trên lưu vực sông Lô

Dưới đây xem sét sơ lược lượng gia nhập khu giữa ở một số đoạn sông chính trên sông Lô

Hệ số gia nhập khu giữa ở đoạn này thường nhỏ, có những trận lũ lượng gia nhập khu giữa không đáng kể Hệ số gia nhập lớn nhất là 0.17, nhỏ nhất là 0.005 trung bình là 0.04 lượng dòng chảy tại Hàm Yên

Hệ số gia nhập khu giữa ở đoạn Hà Giang- Vĩnh Tuy rất lớn Với số liệu gần 40 trận lũ đặc trưng chon trong thời kỳ từ 71- 93 ở đoạn Hà Giang- Vĩnh Tuy, hệ

số gia nhập lớn nhất là 0.71, nhỏ nhất là 0.29, trung bình là 0.49 lượng dòng chảy tại Vĩnh Tuy

Tương tự như ở đoạn Vĩnh Tuy- Hàm Yên, lượng gia nhập khu giữa ở đoạn này rất nhỏ Hệ số gia nhập lớn nhất là 0.1, nhỏ nhất là 0.0, trung bình là 0.02 lượng dòng chảy sông Gâm tại Chiêm Hóa

Ở đoạn này lượng gia nhập khu giữa lớn hơn lượng gia nhập khu giữa ở hai đoạn trên, chủ yếu do lượng mưa khu giữa lớn hơn, nhưng vẫn nhỏ hơn so với lượng dòng chảy sông Lô tại Tuyên Quang Hệ số gia nhập lớn nhất là 0.22, nhỏ nhất là 0.0, trung bình là 0.06.\

Ở đoạn này lượng gia nhập khu giữa chiếm một phần đáng kể so với lưu lượng tuyến Vụ Quang và thay đổi trong một phạm vi rộng Trên khu vực giữa dòng chảy sông Chảy hạ du công trình Thác Bà về chiếm một tỷ lệ đáng kể Hệ số gia nhập lớn nhất là 0.42, nhỏ nhất là 0.06, trung bình là 0.17 lượng dòng chảy sông

Lô tại Vụ Quang

Như vậy nhìn chung lượng gia nhập khu giữa không lớn và trung bình không vượt quá 20% lượng dòng chảy tuyến dưới ở mỗi đoạn sông tương ứng Riêng ở đoạn Hà Giang- Vĩnh Tuy lượng dòng chảy gia nhập lên tới 40% lượng dòng chảy tuyến dưới, nguyên nhân chính là do mưa nhiều Lượng gia nhập khu giữa trong đoạn Vĩnh Tuy- Hàm Yên, Na Hang- Chiêm Hóa là không đáng kể và biến động không nhiều từ trận lũ này qua trận lũ khác Chính vì vậy trong tính toán cũng như

định thông qua lượng gia nhập trung bình ở đoạn sông Ngược lại lượng gia nhập khu giữa ở phần lưu vực từ Hàm Yên, Chiêm Hóa và Tuyên Quang, đặc biệt là từ

trình thủy điện Thác Bà nên lượng gia nhập khu giữa vừa không ổn định vừa khó xác định đồng thời lại chiếm một tỷ lệ đáng kể ( tới 17%) Trong trường hợp có số

liệu xả nước từ hồ Thác Bà thì hiển nhiên có thể coi đoạn sông nêu trên đều là những đoạn sông với lượng gia nhập khu giữa không đáng kể

Để xác định vai trò của mưa đối với lượng gia nhập khu giữa cũng như vai trò của khu giữa đối với việc hình thành dòng chảy, có thể sử dụng hệ số gia nhập

bình trên toàn lưu vực[12]

1.6 Đặc điểm truyền lũ và thời gian truyền dòng chảy

Đối với đoạn sông thiên nhiên có nhiều phương pháp xác định thời gian truyền lũ khác nhau, nhìn chung chúng đều cho kết quả tương đối giống nhau

Việc xác định thời gian truyền lũ theo các điểm đặc trưng trên đường quá trình lưu lượng của 38 trận lũ đặc trưng được chọn trong các năm từ 75 đến 93 cho kết quả chấp nhận được, phương pháp khá đơn giản và dễ dàng

Đoạn Hà Giang- Vĩnh Tuy, thời gian truyền lũ trung bình là 12h (xét lượng nhập khu giữa nhỏ) Có trận lũ thời gian chêch lệch đỉnh lũ chỉ 3 giờ, có trận 18h

Trên đoạn Vĩnh Tuy- Hàm Yên, thời gian truyền lũ trung bình là 6h (xét lượng nhập khu giữa nhỏ) Có trận lũ thời gian chêch lệch đỉnh lũ là 12h hoặc chỉ 3h

Đoạn Na Hang- Chiêm Hóa thời gian truyền lũ trung bình 6 giờ Có những trận lũ thời gian chêch lệch đỉnh lũ lên tới 12h

Đoạn Hàm Yên- Chiêm Hóa- Tuyên Quang đỉnh lũ tại Tuyên Quang phụ thuộc vào lũ sông nào lớn hơn do đó khó xác định riêng thời gian truyền lũ ở từng đoạn Để xác định thời gian truyền lũ ở đoạn sông này ta thường xét 3 thường hợp: thứ nhất dòng chảy sông Gâm góp phần quyết định trong việc hình thành dòng chảy

lũ sông Lô tại Tuyên Quang còn dòng chảy sông Lô tuyến Hàm yên có thể xem chế

độ gần ổn định Thứ hai dòng chảy lũ sông Lô tại Tuyên Quang hình thành chủ yếu bởi lũ tại tuyến Hàm Yên truyền về còn dòng chảy trong sông gâm có thể xem như trong chế độ gần ổn định Thứ ba cả sông Lô và sông Gâm đều có lũ ở mức tương đương nhau Hiển nhiên còn có những trường hợp khác, ở 3 trường hợp trên trong

34 trận lũ điển hình có 11 trận lũ thuôc trường hợp thứ nhất, 9 trận lũ thuôc trường hợp thứ 2 và 14 trận thuộc trường hợp thứ 3 Với trường hợp thứ nhất và thứ hai thời gian truyền lũ ở hai đoạn sông khá ổn định và trung bình lấy là 6 giờ (xét lượng nhập khu giữa nhỏ) Ngược lại với các trận lũ thuộc nhóm thứ 3 cho thấy thời gian truyền lũ không ổn định

Ở đoạn Tuyên Quang- Vụ Quang thời gian truyền lũ trung bình là 12 giờ (xét lượng nhập khu giữa nhỏ) Có những trận lũ thời gian chêch lệch đỉnh lũ chỉ 6 giờ

và có những trận lên tới 18 giờ

Đoạn Bảo Lạc – Bắc Mê thời gian truyền lũ trung bình là 6 giờ (xét lượng nhập khu giữa nhỏ)

Đoạn Bắc Mê – Na Hang thời gian truyền lũ trung bình là 12 giờ (xét lượng nhập khu giữa nhỏ) [12]

Hình 1.2 : Sơ đồ hóa các đoạn sông trên lưu vực sông Lô

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH DỰ BÁO LŨ SÔNG LÔ VÀ

VẬN HÀNH HỆ THỐNG HỒ CHỨA TRÊN LƯU VỰC

2.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước về dự báo lũ và vận hành hồ chứa 2.1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước về dự báo lũ

Từ khi các hồ chứa nước lớn ở Việt Nam đi vào hoạt động, dự báo lũ đã trở thành một nhiệm vụ quan trọng phục vụ việc điều hành chống lũ cho hạ du và sản xuất điện, cấp nước v.v…Đây là vấn đề hết sức phức tạp được nhiều nhà nghiên cứu trong nước quan tâm Nghiên cứu dự báo lũ ở Việt Nam thường được thực hiện theo hai hướng chính:

Hướng nhận dạng lũ: Các nghiên cứu tập trung phân tích rõ tính chất phân kỳ lũ,

tổ hợp lũ và những dấu hiệu nhận biết về quy mô lũ trên hệ thống sông Các nghiên cứu theo hướng này bao gồm:

du và ảnh hưởng của nó tới đồng bằng sông Hồng, sông Thái Bình (Đề tài nhà nước, Bộ KH - CN MT) do các nhà khoa học của trường Đại học Thủy lợi thực hiện năm 1992

Hoà Bình chống lũ hạ du - Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường (cũ), do Trường Đại học Thủy lợi thực hiện năm 1994 [5]

sông Hồng, Đại học Thủy lợi, Trung tâm Dự báo KTTVQG, 2002 [17]

Hướng dự báo dòng chảy lũ: Các nghiên cứu tập trung vào việc ứng dụng các

phương pháp dự báo thủy văn vào dự báo dòng chảy lũ Các nghiên cứu theo hướng này bao gồm:

− Đề tài xây dựng công cụ mô phỏng số phục vụ cho đề xuất, đánh giá và điều hành các phương án phòng chống lũ sông Hồng – Thái Bình do Viện cơ học thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam Thực hiện

Quản lý đê điều và Phòng chống lụt bão thực hiện giai đoạn 1999-2002

thủy văn” Hà nội, 26-27 /12/2000, Trung tâm Dự báo KTTVQG [18]

sông Hồng trong mùa lũ hàng năm (gọi tắt là Quy trình vận hành 2005) – Quyết định số 103/PCLBTW ngày 16/6/2005, do các chuyên gia Đại học Thủy lợi thực hiện 2004-2005

số 92/2007/QĐ-TTg ngày 21/06/2007

Từ việc nghiên cứu các kết quả đạt được của các đề tài NCKH theo 2 hướng nghiên cứu trên, tình hình nghiên cứu dự báo lũ ở Việt Nam hiện nay có thể được tổng kết tóm tắt như sau:

Dự báo dòng chảy ngắn hạn thường sử dụng các biểu đồ kinh nghiệm, mô

chảy, phương pháp mực nước tương ứng Mức bảo đảm của dự báo thuỷ văn đạt mức 80% - 85% với thời gian dự nhỏ hơn 24h Khi tăng thời gian dự kiến thêm 12-

mùa lũ với mùa cạn thành qui trình cho cả năm, đặc biệt chưa có các nghiên cứu liên hồ, đa mục tiêu sử dụng Một số nghiên cứu có thể kể đến như:

Hồng và sông Thái Bình gồm 2 hồ chứa (Hòa Bình và Thác Bà) năm 1997 do

Bộ Nông nghiệp và PTNT chủ trì và Ban Chỉ đạo PCLBTW phê duyệt

Hồng và sông Thái Bình gồm 3 hồ chứa (Hòa Bình, Tuyên Quang và Thác Bà) năm 2005 do Ban Chỉ đạo PCLBTW phê duyệt

Hồng và sông Thái Bình gồm 3 hồ chứa (Hòa Bình, Tuyên Quang và Thác Bà) năm 2007 do Bộ Nông nghiệp và PTNT chủ trì và Ban Chỉ đạo PCLBTW phê duyệt

Hồng và sông Thái Bình gồm 4 hồ chứa (Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà, và Sơn La) do Bộ Nông nghiệp và PTNT chủ trì chưa được phê duyệt

Thái Bình mùa cạn để giải quyết vấn đề cấp nước của Viện Quy hoạch Thủy lợi

vực hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình do Trường Đại học Thủy lợi thực hiện năm 2007

hành hệ thống 4 hồ chứa trên hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình (Hòa Bình, Tuyên Quang, Sơn La, Thác Bà) để trình Chính Phủ phê duyệt trong năm 2010 Tóm lại, vận hành phối hợp hệ thống hồ chứa ở Việt Nam gần đây cũng đã được quan tâm xây dựng Đặc biệt từ khi các hồ chứa thủy điện lớn dần dần được hình thành trên các hệ thống sông ở Bắc Bộ Tuy nhiên, những nghiên cứu cho các hệ thống này chưa nhiều, mà các nghiên cứu chỉ tập trung chủ yếu cho hệ thống hồ chứa ở lưu vực sông Hồng Các phương pháp đều hướng tới sử dụng mô hình mô

phỏng kết hợp với một số kỹ thuật tối ưu; đây cũng là cách tiếp cận mà các nước tiên tiến trên thế giới thường dùng [17]

2.2 Y êu cầu về dự báo lũ sông Lô

Sông Lô chảy qua địa phận các tỉnh Hà Giang, Cao Bằng, Bắc Kạn, Tuyên Quang, Phú Thọ - là các tỉnh có dân cư đông đúc và có nền kinh tế nông lâm kết hợp Hà Giang với dân số 724.353 người, Tuyên Quang 725.467 người, Cao Bằng 510.884 người, Bắc Kạn 294.660 người và Phú Thọ 1.313.926 người

3T

Hàng năm vào mùa mưa lũ, trên địa phận sông Lô thường xảy ra từ 3- 5 trận

lũ lớn, gây ngập lụt trên diện rộng Thời gian xảy ra ngập lụt tập trung vào tháng 7,

hệ thống đê nằm trên địa bàn 9 xã ven sông Lô, bảo vệ 1.424ha đất canh tác và trên 1.000 hộ dân các huyện Yên Sơn, Sơn Dương Từ năm 2001 - 2005, tỉnh đã đầu tư gần 50 tỷ đồng nâng cấp, tu bổ 36,5km đê và 51 cống dưới đê Sau khi được nâng cấp, toàn tuyến đê trên bảo đảm ngăn lũ ở cốt nước 29m (mực nước đo tại thị xã

ngập lụt tại thị xã Tuyên Quang Để bảo vệ hệ thống đê bao và hiệu quả hoạt động của cống dưới đê, hàng năm Ban chỉ huy phòng chống lụt bão và cứu nạn của tỉnh đều chỉ đạo các đơn vị xây dựng, bổ sung phương án phòng chống lụt bão của cơ sở mình Trong đó, chỉ đạo các huyện có đê, thường xuyên đôn đốc kiểm tra các xã có

đê thực hiện công tác bồi trúc tu sửa kịp thời những khiếm khuyết như mặt đê lồi lõm, sạt lở mái đê và bảo dưỡng trục vít me, cánh cống dưới đê Bên cạnh đó, củng

cố lực lượng thường trực và ứng cứu trên đê và cống dưới đê, chuẩn bị phương tiện đất, bao tải, cọc tre, dụng cụ để ứng cứu đê khi có lũ lụt xảy ra

Xuất phát từ ý nghĩa và yêu cầu bức xúc của thực tiễn, luận văn tiến hành nghiên cứu các mô hình để xây dựng phương án dự báo dòng chảy lũ sông Lô đến các vị trí: Hàm Yên, lưu lượng đến hồ Thác Bà, lưu lượng đến hồ Tuyên Quang với thời gian dự kiến là 6 giờ, từ đó phục vụ cho vận hành hồ chứa chống lũ hạ du cụ

thể là sử dụng mô hình mưa rào dòng chảy kết hợp với mô hình ngẫu nhiên SPSS

Công tác dự báo giúp cho Ban chỉ huy phòng chống lụt bão Trung ương và các tỉnh có kế hoạch phòng lũ và bảo vệ đê, trong tình hình khẩn cấp có được những biện pháp hữu hiệu để giảm nhẹ thiên tai ( di dân, tăng cường điều động lực lượng bảo vệ những đoạn đê xung yếu…)

Dự báo mực nước các trạm trên sông còn giúp cho việc điều hành vận hành các hệ thống thủy nông hoạt động có hiệu quả

2.3 Hiện trạng dự báo lũ sông lô trong những năm gần đây

2.3 1 Mạng lưới quan trắc khí tượng thủy văn

Trên hệ thống sông Lô, phần lớn các trạm tiến hành đo đạc muộn hơn hai hệ thống sông Thao và sông Đà Trạm bắt đầu hoạt động sớm nhất vào năm 1902 là trạm Hà Giang và Tuyên Quang (đề Tài cấp bộ: đánh giá tác động của hệ thóng hồ chứa trên sông đà, sông lô đến dòng chảy mùa cạn hạ lưu sông hồng và đề xuất giải pháp đảm bảo nguồn nước cho hạ du) Với số trạm thủy văn quá thưa thớt như vậy chỉ phục vụ cho việc tránh lũ ở các đô thị, không đủ phục vụ cho việc xây dựng các công trình thủy lợi, trị thủy sông Lô Từ năm 1958 chính phủ đã cho xây dựng một loạt trạm thủy văn trên hệ thống sông Lô: Trạm Bắc Quang (1959), Vĩnh Tuy (1966), Hàm Yên (1958), Ghềnh Gà (1966), Bảo Lạc(1959), Na Hang (1962),

vụ đắc lực cho sự nghiệp thủy lợi hóa nói riêng và cho các ngành kinh tế quốc dân nói chung

Cùng với việc xây dựng thêm các trạm thủy văn, công tác dự báo thủy văn trên sông Lô cũng từng bước được xây dựng và hoàn thiện Cơ quan nhà nước có trách nhiệm dự báo thủy văn trên sông Lô và Cục Thủy Văn nay là Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương thuộc Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Quốc Gia