Quản lý bảo vệ mội trường nước vùng hạ du sông nam ngum huyện kẹo u đôm tỉnh viêng chăn chdcnd lào

Chính vì vậy cần nghiên cứu, phân tích đánh giá tình hình thiếu hụt nguồn nước trên lưu vực sông Cả để xác định các khu vực, các thời gian xảy ra hạn hạn, thường xuyên xảy ra thiếu nước

LỜI CAM ĐOAN

Học viên xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quả nghiên cứu và những kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác Việc tham khảo, trích dẫn các nguồn tài liệu đã được ghi rõ nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định

Hà Nội, ngày tháng năm 2019

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Lệ Quyên

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn bạn bè, gia đình đã hỗ trợ, động viên, chia sẻ khó khăn trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn

Hà Nội, ngày tháng năm 2019

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Lệ Quyên

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC v

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

3.1 Đối tượng nghiên cứu 2

3.2 Phạm vi nghiên cứu 2

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 3

4.1 Cách tiếp cận 3

4.2 Phương pháp nghiên cứu 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ KHÔNG GIAN TRONG NGHIÊN CỨU HẠN HÁN VÀ VÙNG NGHIÊN CỨU 5

1.1 Tổng quan ứng dụng công nghệ không gian trong nghiên cứu hạn hán 5

1.1.1 Tổng quan trên thế giới 5

1.1.2 Tổng quan trong nước 12

1.2 Tổng quan vùng nghiên cứu 14

1.2.1 Đặc điểm địa hình vùng nghiên cứu 14

1.2.2 Đặc điểm thổ nhưỡng, địa chất 16

1.2.3 Đặc điểm địa chất 17

1.2.4 Đặc điểm sông ngòi 18

1.2.5 Đặc điểm khí tượng 21

1.2.6 Đặc điểm mưa 33

1.2.7 Tình hình hạn hán khí tượng 37

CHƯƠNG 2: CÔNG CỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU (Cần viết chi tiết hơn) 41

2.1 Cách tiếp cận nghiên cứu 41

2.2 Thu thập, phân tích số liệu mưa thực đo 43

2.2.1 Xác định mạng lưới trạm 43

2.2.2 Xác định chuỗi số liệu mưa thực đo 45

2.3 Lựa chọn, thu thập và xử lý mưa vệ tinh 46

2.4 Xây dựng công thức tính toán chỉ số SPI 52

2.5 Ứng dụng công cụ GIS để lập bản đồ sự thiếu hụt nguồn nước 59

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 62

3.1 Diễn biến lượng mưa 62

3.2 Phân tích tình trạng thiếu hụt nguồn nước dựa trên chỉ số SPI 65

3.3 Xây dựng bản đồ thiếu hụt nguồn nước theo các năm 68

3.4 Phân tích diện tích hạn hán tại các địa phương 69

3.5 Đề xuất giải pháp ứng phó, khắc phục thiếu hụt nguồn nước lưu vực sông Cả 72

3.5.1 Một số giải pháp công trình 72

3.5.2 Một số giải pháp phi công trình 73

3.5.3 Một số giải pháp khoa học công nghệ 74

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75

Kết luận 75

Kiến nghị 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 158

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1 1 Một số nguồn mưa vệ tinh toàn cầu hiện nay 11

Bảng 1 2 Phân loại đất đai trên lưu vực sông Cả 17

Bảng 1 3 Đặc trưng hình thái một số lưu vực sông 21

Bảng 1 4 Lưới trạm khí tượng và đo mưa trong và lân cận lưu vực sông Cả 22

Bảng 1 5 Nhiệt độ trung bình tháng, năm vùng nghiên cứu (Đơn vị:ºC) 28

Bảng 1 6 Độ ẩm tương đối trung bình tháng, năm vùng nghiên cứu (Đơn vị: %) 29

Bảng 1 7 Tổng lượng bốc hơi Piche trung bình tháng, năm vùng nghiên cứu (Đơn vị: mm) 30

Bảng 1 8 Số giờ nắng trung bình tháng, năm vùng nghiên cứu (Đơn vị:giờ) 30

Bảng 1 9 Tốc độ gió trung bình tháng, năm vùng nghiên cứu (Đơn vị: m/s) 32

Bảng 1 10 Lượng mưa tháng năm trung bình nhiều năm (Đơn vị: mm) 36

Bảng 2 1 Khoảng trống số liệu mưa tại các trạm trên lưu vực sông Cả 44

Bảng 2 2 Tiêu chí đánh giá chỉ số NSE 51

Bảng 2 3 Kết hợp mưa thực đo và mưa CHIRPS tại các trạm trên lưu vực sông Cả 51

Bảng 2 4 Bảng tổng hợp các chỉ tiêu hạn 54

Bảng 2 5 Phân cấp hạn hán theo chỉ số SPI [29] 58

Bảng 3 1 Tỷ lệ mưa năm phân theo mùa trung bình nhiều năm 65

Bảng 3 2 Phân cấp hạn theo diện tích các huyện LVS Cả năm 2015 70

Bảng 3 3 Diện tích bị hạn theo chỉ số SPI6 năm 2005 71

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1 1 Dữ liệu mưa CHIRPS cho châu Phi ngày 04-04-2017 9

Hình 1 2 Dữ liệu mưa TRMM từ năm 2000-2008 ở Nepal 10

Hình 1 3 Dữ liệu mưa CMORPH ngày 08-11-2015 ở Autralia 11

Hình 1 4 Bản đồ hành chính lưu vực sông Cả 15

Hình 1 5 Bản đồ mạng lưới khí tượng và đo mưa lưu vực sông Cả 25

Hình 2 1 Các trạm mưa được lựa chọn 45

Hình 2 2 Số liệu mưa thực đo (trạm Quỳ Hợp) 45

Hình 3 1 Số liệu mưa thực đo (Trạm Quỳnh Lưu) 64

Hình 3 2 Số liệu mư thực đo (Trạm Kim Cương) 64

Hình 3 3 Số liệu mưa thực đo (Trạm Quỳ Hợp) 64

Hình 3 4 Chỉ số SPI 1, 3 và 6 trạm Quỳ Hợp 66

Hình 3 5 Xu thế diễn biến hạn hán vùng LVS Cả dựa vào chỉ số SPI 67

Hình 3.9 Bản đồ phân bố hạn khí tượng theo chỉ số SPI6 trên LVS Cả Error!

Bookmark not defined.

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hạn hán là một phần tự nhiên của khí hậu, hạn hán hình thành do một hoặc nhiều nguyên nhân khác nhau, bao gồm sự thiếu hụt lượng mưa, lượng bốc hơi lớn và việc khai thác quá mức nguồn tài nguyên nước Hạn hán xuất hiện trên khắp thế giới có thể xảy ra ở tất cả các vùng khí hậu, với các đặc tính của hạn là biến đổi đáng kể từ vùng này sang vùng khác Hạn hán là một sự sai khác theo thời gian, rất khác với sự khô hạn, bởi khô hạn bị giới hạn trong những vùng có lượng mưa thấp, nhiệt độ cao và là một đặc trưng lâu dài của khí hậu Vì vậy, hiện tượng hạn hán xảy ra trong từng năm với các đặc tính thời tiết và các tác động của nó là không giống nhau

Những năm gần đây cùng với sự phát triển của đất nước, nền kinh tế thuộc các tỉnh trên lưu vực sông Cả có những thay đổi tích cực, cơ cấu kinh tế đang chuyển dịch dần theo hướng công nghiệp - dịch vụ - nông nghiệp Hàng loạt các khu công nghiệp, khu kinh tế, khu đô thị mới ra đời, nhu cầu nước cho các ngành do đó cũng tăng lên đáng kể

Trong khi đó, quy luật diễn biến thời tiết khí hậu ngày càng phức tạp về thời gian xuất hiện lũ và hạn như: Về lũ, diễn biến mực nước trên các sông ngày càng có những tổ hợp bất lợi cho công tác phòng lũ Ví dụ như những trận lũ xảy ra vào các năm 1978, 1988, 2002, 2007 và mới nhất là trận lũ sảy ra vào năm 2010 gây tổn thất nặng nề cho nền kinh tế, xã hội trên lưu vực; Về hạn, mức độ hạn ngày càng gia tăng ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất điển hình như năm 2005, 2007 đặc biệt là năm 2010 Theo thống kê chưa đầy đủ Tỉnh Nghệ An - Hà Tĩnh thuộc lưu vực sông Cả hạn hán cũng xảy ra trên diện rộng, Năm 2010 Nghệ An diện tích hạn khoảng 17.000-20.000ha, Hà Tĩnh có khoảng 12.000ha bị hạn trong đó hạn nặng chiếm tới 30% diện tích hạn và hàng trăm hệ thống hồ xuống gần mực nước chết Một số nơi mực nước xuống mức thấp nhất

trong chuỗi số liệu quan trắc như: trên sông Cả tại Nam Đàn, sông La tại Linh Cảm, gây nên tình trạng mặn xâm nhập sâu trên các lưu vực sông, không lấy được nước vào trong đồng

Chính vì vậy cần nghiên cứu, phân tích đánh giá tình hình thiếu hụt nguồn nước trên lưu vực sông Cả để xác định các khu vực, các thời gian xảy ra hạn hạn, thường xuyên xảy ra thiếu nước so với nhiều năm, qua đó đề xuất được các giải pháp thích ứng

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Đánh giá tình trạng hạn hán, thiếu nước ở lưu vực sông Cả dựa trên chỉ số chuẩn hóa lượng mưa (Standardized Precipitation Index, SPI);

- Kết hợp công cụ viễn thám, GIS xây dựng bản đồ phân bố thiếu hụt nguồn nước dựa trên nguồn số liệu mưa vệ tinh;

- Đề xuất giải pháp ứng phó với tình trạng hạn hán, thiếu hụt nước lưu vực sông

Cả

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Các đặc điểm khí tượng như lượng mưa, cường độ bức xạ mặt trời, nhiệt độ bề mặt đất trung bình, độ che phủ đất và mức độ hạn hán, khả năng ứng phó của địa phương

3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Vùng nghiên cứu lưu vực sông Cả thuộc Việt Nam gồm toàn bộ tỉnh Nghệ An,

8 huyện Hà Tĩnh, một phần huyện Như Xuân thuộc Thanh Hóa

- Giới hạn vùng nghiên cứu:

+ Lưu vực sông Cả nằm trên hai quốc gia: Cộng hoà dân chủ Nhân Dân Lào và Cộng hoà xã hôi chủ nghĩa Việt Nam Ở Việt Nam sông Cả nằm trên địa phận của 3 tỉnh Thanh Hoá, Nghệ An, Hà Tĩnh

+ Tỉnh Thanh Hoá nằm trong lưu vực sông Cả: Có khoảng 1/2 diện tích huyện Như Xuân trên sông Chàng (sông nhánh)

+ Tỉnh Nghệ An nằm trong lưu vực sông Cả gồm có: Huyện Quế Phong, Quỳ Châu, Quỳ Hợp, Nghĩa Đàn, Tân Kỳ (nhánh sông Hiếu); Kỳ Sơn, Tương Dương, Con Cuông, Anh Sơn, Đô Lương, Thanh Chương, Nam Đàn, Hưng Nguyên (dòng chính sông Cả) Do tính chất sử dụng nước của các hệ thống thuỷ lợi hiện nay về mùa kiệt sông Cả ở Nghệ An có liên quan mật thiết với các huyện vùng hưởng lợi là: Huyện Yên Thành, Diễn Châu, Quỳnh Lưu (thuộc hệ thống thuỷ nông Diễn Yên Quỳnh - hệ thống Bắc Nghệ An), thành phố Vinh, thị

xã Cửa Lò, Nghi Lộc, Hưng Nguyên (trong hệ thống Nam Hưng Nghi - hệ thống thuỷ nông Nam Nghệ An)

+ Tỉnh Hà Tĩnh lưu vực sông Cả nằm ở các huyện Hương Sơn, Hương Khê, Vũ Quang, Nghi Xuân và vùng hưởng lợi Can Lộc, Thạch Hà, Đức Thọ, thị xã Hồng Lĩnh trong hệ thống sông Nghèn

+ Với tổng diện tích tự nhiên là 19.627 km2 bao gồm cả vùng hưởng lợi

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

4.1 Cách tiếp cận

- Tiếp cận theo mục tiêu: Các vùng sản xuất nông nghiệp, vùng quy hoạch cho

sản xuất nông nghiệp chưa có nghiên cứu hay cảnh báo về nguy cơ hạn hán

- Tiếp cận kết quả của các nghiên cứu trong và ngoài nước về vấn đề hạn hán

- Tiếp cận theo mô hình: Sử dụng các mô hình Khí hậu toàn cầu, công cụ xử lý

ảnh vệ tinh Erdas, phần mềm GIS phân tích không gian ArcGIS

4.2 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp kế thừa;

- Phương pháp thu thập, thống kê, phân tích số liệu;

- Phương pháp ứng dụng phần mềm tính toán chỉ số chỉ số chuẩn hoá lượng mưa SPI từ mưa vệ tinh;

- Phương pháp ứng dụng GIS, công cụ nội suy GIS… để xây dựng bản đồ phân

bổ thiếu hụt nguồn nước

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ KHÔNG GIAN TRONG NGHIÊN CỨU HẠN HÁN VÀ VÙNG NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan ứng dụng công nghệ không gian trong nghiên cứu hạn hán

1.1.1 Tổng quan trên thế giới

* Hạn hán, thiếu hụt nguồn nước và chỉ số đánh giá

Trong những thập kỷ gần đây hạn hán xảy ra nhiều nơi trên thế giới, gây nhiều thiệt hại về kinh tế, ảnh hưởng đến đời sống con người và môi trường sinh thái Hàng năm có khoảng 21 triệu ha đất biến thành đất không có năng suất kinh tế do hạn hán Trong gần 1/4 thế kỷ vừa qua, số dân gặp rủi ro vì hạn hán trên những vùng đất khô cằn đã tăng hơn 80% Hơn 1/3 đất đai thế giới đã

bị khô cằn mà trên đó có 17,7% dân số thế giới sinh sống Đồng hành với hạn hán, hoang mạc hoá, sa mạc hoá trên thế giới cũng ngày càng lan rộng từ các vùng đất khô hạn, bán khô hạn đến cả một số vùng bán ẩm ướt Diện tích hoang mạc hoá đã lên đến 39,4 triệu km2, chiếm 26,3% đất tự nhiên thế giới và trên

100 quốc gia chịu ảnh hưởng Nguy cơ đói và khát do hạn hán uy hiếp 250 triệu con người trên trái đất, kèm theo đó cò ảnh hưởng tới môi trường khí hậu chung toàn cầu (WMO [1])

Hạn thường gây ảnh hưởng trên diện rộng Tuy ít khi là nguyên nhân trực tiếp gây tổn thất về nhân mạng nhưng thiệt hại do hạn gây ra rất lớn Theo số liệu của Trung tâm giảm nhẹ hạn hán quốc gia Mỹ, hàng năm hạn hán gây thiệt hại cho nền kinh tế Mỹ khoảng 6-8 tỷ USD (so với 2,41 tỷ USD do lũ và 1,2-4,8 tỷ USD do bão) Đợt hạn hán lịch sử ở Mỹ xảy ra vào năm 1988 - 1989 gây thiệt hại 39-40 tỷ USD, lớn hơn nhiều so với thiệt hại kỷ lục của lũ (15-27,6 tỷ USD, 1993) và bão (25-33,1 tỷ USD, 1992) Hạn cũng gây những tổn thất lớn về kinh

tế và môi sinh ở nhiều quốc gia khác như Ấn độ, Pakistan, Australia Hạn hán dưới tác động của El Nino vào năm 1997-1998 đã gây cháy rừng trên diện rộng

ở Indonesia, không chỉ làm thiệt hại rất lớn về kinh tế của nước này mà còn là

toán của Liên Hiệp Quốc, đến năm 2025 sẽ có 2/3 diện tích đất canh tác ở châu Phi, 1/3 diện tích đất canh tác ở châu Á và 1/5 diện tích đất canh tác ở Nam Mỹ không còn sử dụng được Khoảng 135 triệu người có nguy cơ phải rời bỏ nhà cửa

đi kiếm sống ở nơi khác [2]

Vì vậy trên thế giới đã có rất nhiều tác giả nghiên cứu về hạn hán Nhưng do tính phức tạp của hiện tượng này, đến nay vẫn chưa có một phương pháp chung cho các nghiên cứu về hạn hán Trong việc xác định, nhận dạng, giám sát và cảnh báo hạn hán, các tác giả thường sử dụng công cụ chính là các chỉ số hạn hán Việc theo dõi sự biến động của giá trị các chỉ số hạn hán sẽ giúp ta xác định được sự khởi đầu, thời gian kéo dài cũng như cường độ hạn Chỉ số hạn hán là hàm của các biến đơn như lượng mưa, nhiệt độ, bốc thoát hơi, dòng chảy hoặc

là tổng hợp của các biến Mỗi chỉ số đều có ưu điểm nhược điểm khác nhau, và mỗi nước đều sử dụng các chỉ số phù hợp với điều kiện của nước mình Việc xác định hạn hán bằng các chỉ số hạn không chỉ áp dụng với bộ số liệu quan trắc mà còn áp dụng với bộ số liệu là sản phẩm của mô hình khí hậu khu vực và mô hình khí hậu toàn cầu Trong quá trình nghiên cứu hạn, việc xác định các đặc trưng của hạn là hết sức cần thiết, như xác định: sự khởi đầu và kết thúc hạn, thời gian kéo dài hạn, phạm vi mở rộng của hạn, mức độ hạn, tần suất và mối liên hệ giữa những biến đổi của hạn với khí hậu [3]

Các phân tích về hạn hán trên quy mô toàn cầu của Aiguo Dai, và cộng sự [4], theo khu vực và địa phương của Benjamin Lloyd-Hughes & Mark A Saunders [5]; Michael J Hayes, và cộng sự [6] đã thông qua các chỉ số hạn dựa trên số liệu mưa, nhiệt độ và độ ẩm quan trắc trong quá khứ cho thấy số đợt hạn, thời gian kéo dài hạn, cũng như tần suất và mức độ của nó ở một số nơi đã tăng lên đáng kể Nổi bật lên trong nghiên cứu hạn trên quy mô toàn cầu là nghiên cứu của Nico Wanders, và cộng sự [7], trong nghiên cứu của mình tác giả đã phân tích ưu điểm, nhược điểm của 18 chỉ số hạn hán bao gồm cả chỉ số hạn khí tượng, chỉ số hạn thủy văn, chỉ số độ ẩm, rồi lựa chọn ra các chỉ số thích hợp để

áp dụng phân tích các đặc trưng của hạn hán trong năm vùng khí hậu khác nhau trên toàn cầu: vùng xích đạo, vùng khô hạn cực, vùng nhiệt độ ấm, vùng tuyết, vùng địa cực Nhiều nghiên cứu cho thấy sự giảm lượng mưa đáng kể đi kèm với sự tăng nhiệt độ sẽ làm tăng quá trình bốc hơi, gây ra hạn hán nghiêm trọng hơn (A V Meshcherskaya & V G Blazhevich [8], A Loukas & L Vasiliades [9]) Cùng với xu thế nóng lên trên toàn cầu giai đoạn (1980-2000), tần suất và

xu thế hạn tăng lên và xảy ra nghiêm trọng hơn vào bất cứ mùa nào trong năm, như ở Cộng hòa Séc cứ khoảng 5 năm lại xảy ra đợt hạn hán nặng trong suốt mùa đông hoặc mùa hè, với mức độ nặng và tần suất lớn nhất vào tháng IV và tháng VI (xảy ra trên toàn bộ lãnh thổ với tổng diện tích là 95%) [10]; hạn xảy

ra vào các tháng mùa hè ở Hy Lạp ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoa màu và sự cung cấp nước trong thành phố (A Loukas & L Vasiliades [9]); ở Cộng hòa Moldova, cứ 2 năm thì lại có một đợt hạn nặng vào mùa thu[10] Bên cạnh sự gia tăng về tần suất và mức độ hạn, thời gian kéo dài các đợt hạn cũng tăng lên đáng kể, thời gian xảy ra hạn có thể kéo vài tháng đến vài năm ở nhiều quốc gia Nghiên cứu hạn dựa trên bộ số liệu mưa và nhiệt độ tháng quan trắc với bước lưới 0,5 trên toàn lãnh thổ Châu Âu 35-70N và 35E- 10W (Benjamin Lloyd-Hughes & Mark A Saunders [5]) đã chỉ ra rằng thời gian hạn hán lớn nhất trung bình trên mỗi ô lưới ở Châu Âu là 48 ± 17 tháng, tần suất hạn hán cao hơn xảy ra ở lục địa Châu Âu, thấp hơn ở bờ biển phía đông bắc Châu Âu, bờ biển Địa Trung Hải, thời gian hạn kéo dài nhất thì xảy ra ở Italya, đông bắc Pháp, đông bắc Nga, với thời gian kéo dài là 40 tháng Xukai Zou, và cộng sự [11] đã chỉ ra rằng hạn hán ở phía bắc Trung Quốc có xu thế tăng lên kể từ sau những năm 1990, đặc biệt có vài vùng hạn hán kéo dài 4-5 năm từ năm 1997 đến năm 2003 Vì vậy, có thể nói trên thế giới đã có rất nhiều các nghiên cứu về hạn hán và đi đến kết luận: ① Hạn hán là hiện tượng hết sức phức tạp mà sự hình thành là do cả hai nguyên nhân: tự nhiên và con người; ② Các yếu tố tự nhiên gây hạn như sự dao động của các dạng hoàn lưu khí quyển ở phạm vi rộng

thay đổi nhiệt độ mặt nước biển như El Nino) ; ③ và các nguyên nhân do con người như nhu cầu nước ngày càng gia tăng, phá rừng, ô nhiễm môi trường ảnh hưởng tới nguồn nước, quản lý đất và nước kém bền vững, gây hiệu ứng nhà kính, [12] Hiện nay, rất nhiều chỉ số/hệ số hạn khác nhau đã được phát triển

và ứng dụng ở các nước trên thế giới như: Chỉ số ẩm Ivanov (1948), Chỉ số khô Budyko (1950), Chỉ số khô Penman, Chỉ số gió mùa GMI, Chỉ số mưa chuẩn hóa SPI, Chỉ số chuẩn hóa lượng mưa và bốc hơi SPEI, Chỉ số Sazonov, Chỉ số Koloskov (1925), Hệ số khô, Hệ số cạn, Chỉ số Palmer (PDSI), Chỉ số độ ẩm cây trồng (CMI), Chỉ số cấp nước mặt (SWSI), Chỉ số RDI (Reclamation Drought Index) Kinh nghiệm trên thế giới cho thấy hầu như không có một chỉ

số nào có ưu điểm vượt trội so với các chỉ số khác trong mọi điều kiện Do đó, việc áp dụng các chỉ số/hệ số hạn phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của từng vùng cũng như hệ thống cơ sở dữ liệu quan trắc sẵn có ở vùng đó [13]

Nhằm mục đích giảm nhẹ tác hại của hạn hán, ở một số nước phát triển trên thế giới đã thành lập các trung tâm giám sát, dự báo, cảnh báo hạn hán Nhiệm vụ chính của các trung tâm này là:

1 Theo dõi, giám sát, dự báo và cảnh báo hạn hán;

2 Phối hợp với các ban ngành có liên quan để đề xuất và tiến hành các hoạt động ngăn ngừa, phòng tránh và giảm nhẹ tác hại của hạn hán;

3 Phối hợp với các cơ quan nghiên cứu khoa học xây dựng các phương pháp dự báo và cảnh báo hạn hán

* Sử dụng mưa vệ tinh trong đánh giá nguồn nước

Lượng mưa (Precipitation) là dữ liệu đầu vào quan trọng phục vụ công tác kiểm

kê, đánh giá nguồn nước trên lưu vực sông Ngoài số liệu mưa đo đạc tại các trạm KTTV truyền thống, trên thế giới hiện nay có nhiều cơ quan đo đạc và cung cấp dữ liệu mưa vệ tinh trong đó CHIRPS, TRMM, CMORPH là các dữ liệu mưa vệ tinh phổ biến hiện nay

- CHIRPS (Climate Hazards Group InfraRed Precipitation with Station) là

dữ liệu lượng mưa toàn cầu gần 30 năm của Cục Khảo sát địa chất Hoa Kỳ (USGS) và nhóm hiểm họa khí hậu (CHG) CHIRPS kết hợp hình ảnh vệ tinh có

độ phân giải 0.05° với dữ liệu trạm tại chỗ để tạo ra chuỗi thời gian mưa theo dạng lưới để phân tích và theo dõi hạn hán theo mùa

Hình 1 1 Dữ liệu mưa CHIRPS cho châu Phi ngày 04-04-2017

- TRMM 3B42 (Tropical Rainfall Measuring Mission) là sản phẩm hợp tác

giữa Cơ quan hàng không và Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA) và cơ quan nghiên cứu và phát triển hàng không vũ trụ Nhật Bản (JAXA) để giám sát lượng mưa nhiệt đới

và cận nhiệt đới và để ước tính hệ thống nhiệt tiềm ẩn Dụng cụ đo mưa trên vệ tinh TRMM bao gồm Radar lượng mưa (PR), radar quét điện tử hoạt động ở tốc

độ 13,8 GHz; TRMM Microwave Image (TMI), một máy đo phóng vi sóng thụ

động chín kênh; Và VIRA (Visible and Infrared Scanner), một thiết bị chiếu xạ hồng ngoại có thể nhìn thấy / năm kênh Mục đích của thuật toán 3B42 là tạo ra

tỷ lệ lượng mưa kết hợp hồng ngoại được kết hợp bởi TRMM (IRM) và ước tính sai số lượng mưa-RMSE (root-mean-square-error)

Hình 1 2 Dữ liệu mưa TRMM từ năm 2000-2008 ở Nepal

- CMORPH là dữ liệu mưa được tạo ra bởi kỹ thuật CMORPH (MORPHing

CPC) là sản phẩm của Cục Đại dương và Khí quyển quốc gia Hoa Kỳ tạo ra các phân tích lượng mưa toàn cầu ở độ phân giải không gian và thời gian rất cao Kỹ thuật này sử dụng ước tính lượng mưa đã được bắt nguồn từ tàu thăm dò thấp quan sát lò vi sóng vệ tinh riêng , và có các tính năng được vận chuyển qua thông tin tuyên truyền về không gian mà thu được hoàn toàn từ dữ liệu IR vệ tinh địa tĩnh

Hình 1 3 Dữ liệu mưa CMORPH ngày 08-11-2015 ở Autralia

Bảng 1 1 Một số nguồn mưa vệ tinh toàn cầu hiện nay

Tên dữ liệu Ngày bắt đầu-ngày

kết thúc

Phân giải không gian

Phân giải thời gian Nguồn

Có thể thấy rằng, dữ liệu mưa vệ tinh CHIRPS có độ phân giải cao nhất, đồng thời có bước thời gian tương đối cao (theo ngày), đồng thời nguồn dữ liệu tải về miễn phí nên khá được sử dụng phổ biến hiện nay

1.1.2 Tổng quan trong nước

Đối với Việt Nam, nơi có tiềm năng nguồn nước phong phú nhưng do tính chất phân mùa sâu sắc nên thường xuyên xuất hiện hạn hán Cũng như các nghiên cứu trên thế giới, các nghiên cứu về hạn hán ở Việt Nam chủ yếu tập trung đến hạn khí tượng, hạn thủy văn và hạn nông nghiệp Các đề tài, dự án nghiên cứu hạn hán ở Việt Nam đã được triển khai trong những năm gần đây, chủ yếu tập trung vào 2 vấn đề chính:

(1) Các nghiên cứu cơ bản về hạn hán và tác động tới dân sinh, kinh tế, xã hội (2) Các giải pháp, phòng chống và giảm nhẹ hạn hán bao gồm:

- Giải pháp công trình xây dựng các công trình thu trữ, điều tiết nước;

- Các giải pháp phi công trình như: nghiên cứu xây dựng các hệ thống dự báo, cảnh báo sớm; các giải pháp về thể chế chính sách để giảm nhẹ thiệt hại do hạn hán, sử dụng tài nguyên nước hiệu quả, hợp lý

Năm 2001, Nguyễn Đức Hậu [14] đã nghiên cứu xác định chỉ tiêu hạn, ứng dụng chỉ tiêu hạn để đánh giá tác động của hiện tượng ENSO đến tình hình hạn

và xây dựng một loạt các phương trình hồi quy dự báo hạn cho 7 vùng khí hậu ở Việt Nam: Tây Bắc, Đông Bắc, đồng bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ, Nam Trung

Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ bằng chỉ số hạn SPI Năm 2006, Nguyễn Trọng Yêm [15] đã nghiên cứu đánh giá những đặc điểm cơ bản về hạn hán ở Việt Nam, các kết quả được phân tích, đúc kết dựa trên các đặc trưng hạn bằng chỉ số khô hạn tháng, năm và tần suất hạn tháng Đến năm 2007, Nguyễn Văn Thắng [16] đã đánh giá được mức độ hạn hán ở các vùng khí hậu và chọn được các chỉ tiêu xác định hạn hán phù hợp với từng vùng khí hậu ở Việt Nam, đồng thời xây dựng được công nghệ dự báo và cảnh báo sớm hạn hán cho các vùng khí hậu ở Việt Nam bằng các số liệu khí tượng thuỷ văn và các tư liệu viễn thám để phục

vụ phát triển kinh tế xã hội, trọng tâm là sản xuất nông nghiệp và quản lý tài nguyên nước trong cả nước Năm 2010, Nguyễn Lập Dân [17] đã xây dựng hệ

thống quản lý hạn hán vùng đồng bằng sông Hồng (ĐBSH), hệ thống quản lý sa mạc hóa vùng Nam Trung Bộ và đề xuất các giải pháp chiến lược và tổng thể quản lý hạn ở cấp Quốc gia, phòng ngừa, ngăn chặn và phục hồi các vùng hoang mạc hóa, sa mạc hóa Năm 2015, Vũ Thị Thu Lan [18] đã xây dựng được bản đồ hạn KT-XH phù hợp với vùng hạ du sông Hồng đến năm 2020; đề xuất các giải pháp giảm thiểu hạn KT-XH cũng như giải pháp ứng phó khi xuất hiện hạn KT-

XH phù hợp cho vùng hạ du sông Hồng Năm 2015, Nguyễn Văn Thắng [19]

đã xây dựng được bộ chỉ tiêu hạn phù hợp để thực hiện giám sát, cảnh báo hạn hán; xây dựng công nghệ, quy trình mô hình thống kê tổ hợp dự báo hạn khí tượng cho toàn quốc theo chỉ số hạn SPI; xây dựng được công nghệ, quy trình ứng dụng sản phẩm dự báo của 8 mô hình toàn cầu trong cảnh báo hạn ở Việt Nam hạn đến 6 tháng; đã ứng dụng thành công các mô hình khí hậu khu vực RSM và CWRF vào dự báo các trường khí hậu trung bình phục vụ dự báo hạn thủy văn, nông nghiệp ở ĐBSH hạn đến 6 tháng; xây dựng công nghệ, quy trình

dự báo hạn thủy văn, nông nghiệp cho vùng ĐBSH theo chỉ số hạn SWSI và PDSI; xây dựng và đưa vào ứng dụng nghiệp vụ hệ thống giám sát hạn hán thời gian thực bằng công nghệ viễn thám và nhóm nghiên cứu cũng đã xây dựng được các hướng dẫn, quy trình thực hiện trong dự báo nghiệp vụ

Còn đối với vùng nghiên cứu thì năm 2000 Nguyễn Trọng Hiệu [20] và 2001, Nguyễn Văn Cư [21] đã nghiên cứu xác định chỉ tiêu hạn, đánh giá tác động của hạn hán (hạn khí tượng và hạn thuỷ văn) đến tình hình hạn, nguyên nhân hoang mạc hoá và các giải pháp phòng chống hạn hán, hoang mạc hoá ở 4 tỉnh Quãng Ngãi, Bình Định, Ninh Thuận và Bình Thuận Cũng trong năm 2001, Đào Xuân Học [22] đã sử dụng chỉ số khô hạn Sazonop để khảo sát, đánh giá hạn hán cho các tỉnh DHMT Kết quả nghiên cứu cho thấy chỉ số Sazonop tương đối phù hợp với diễn biến hạn thực tế, đặc biệt trong những năm hạn nặng Đồng thời, nghiên cứu này cũng đã phân tích xác định nguyên nhân gây ra hạn hán, phân loại và phân cấp hạn Dựa trên các nguyên nhân gây hạn hán, đã đưa ra các biện pháp

nghiên cứu hiện trạng hạn hán, thiết lập cơ sở khoa học cho quy trình dự báo hạn cho vùng NTB và Tây nguyên, cơ sở dữ liệu khu vực nghiên cứu để lập trình các phần mềm tính toán chỉ số hạn và phần mềm dự báo hạn khí tượng bằng chỉ số SPI Việc dự báo hạn được dựa trên nguyên tắc phân tích mối tương quan giữa các yếu tố khí hậu, các hoạt động ENSO và các điều kiện thực tế vùng nghiên cứu Năm 2008, Trần Thục [24] đã đánh giá được mức độ hạn hán và thiếu nước sinh hoạt ở 9 tỉnh Nam Trung Bộ và Tây Nguyên Trên cơ sở đó đã xây dựng được bản đồ hạn hán thiếu nước sinh hoạt trong vùng nghiên cứu Tuy nhiên, ở đây cũng chỉ xét đến hạn khí tượng, hạn thủy văn và hạn nông nghiệp Năm 2014, Nguyễn Lương Bằng [25] đã sử dụng chỉ số SPEI trong nghiên cứu ảnh hưởng của ENSO tới diễn biến hạn khí tượng ở lưu vực sông Cái Kết quả nghiên cứu cho thấy chỉ số SPEI đánh giá diễn biến hạn hán ở lưu vực sông Cái

là phù hợp hơn so với chỉ số SPI và trong công thức tính toán có sử dụng yếu tố nhiệt độ không khí để tính toán lượng bốc hơi

Công tác cảnh báo hạn hán ở Việt Nam chưa được thực hiện một cách hệ thống, tuy nhiên khi xuất hiện hiện tượng El Nino hoặc khi có dấu hiệu về sự thiết hụt lượng mưa thì Trung tâm KTTV Quốc gia và Viện KTTV&MT nay là Viện KTTV&BĐKH đều có các bản tin cảnh báo về hiện tượng này Ngoài ra, thông tin về chỉ số khô (ẩm) cho các khu vực của Việt Nam cũng có thể khai thác từ các bản tin thông báo và dự báo khí hậu hàng tháng của Viện KHKTTV& BĐKH phục vụ công tác dự báo, cảnh báo hạn hán ở Việt Nam

1.2 Tổng quan vùng nghiên cứu

1.2.1 Đặc điểm địa hình vùng nghiên cứu

Lưu vực sông Cả phát triển theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, nghiêng dần ra biển Phần lớn diện tích là đồi núi, diện tích đất có độ dốc thoả mãn cho yêu cầu phát triển nông nghiệp chỉ chiếm 19% diện tích thuộc địa phận Việt Nam và 14% toàn lưu vực Có thể chia địa hình sông Cả thành các dạng chính sau:

a Địa hình đồng bằng và đồng bằng ven biển

Đồng bằng sông Cả nằm dọc hai bên bờ sông tính từ phần trung lưu của sông trở xuống bao gồm: Huyện Đô Lương, Thanh Chương, Nam Đàn, Hưng Nguyên và chủ yếu là vùng đồng bằng hưởng lợi từ nguồn nước của lưu vực sông Cả như vùng đồng bằng Diễn - Yên - Quỳnh, Nam - Hưng - Nghi, sông Nghèn và Nghi Xuân Đây là nơi tập trung phát triển kinh tế xã hội của lưu vực Cao độ đồng bằng ven sông Cả biến đổi dần từ +10+15 khu Đô Lương; +7+8 vùng Thanh Chương; +2,5+1,0 vùng Nam Đàn, Hưng Nguyên và +2,0+0,0 vùng Đức Thọ, Thạch Hà Tổng diện tích mặt bằng vùng đồng bằng chiếm khoảng 10% diện tích lưu vực sông Cả và khu hưởng lợi

Hình 1 4 Bản đồ hành chính lưu vực sông Cả

b.Vùng đồi trung du

Trung du lưu vực sông Cả nằm ở các huyện Nghĩa Đàn, Quỳ Hợp, Tân Kỳ, Anh Sơn, Thanh Chương, Vũ Quang, Hương Sơn và Hương Khê Đây là dạng địa

hình phức tạp, dạng đồi bát úp và đồi cao xen kẽ có các thung lũng thấp như khu Bãi Tập - Quỳ Hợp, vùng sông Sào - Nghĩa Đàn, vùng trung tâm huyện Hương Khê, Vũ Quang, vùng Sơn Hà của Hương Sơn cao độ biến đổi từ +20 đến +200m Dạng địa hình này bị chia cắt mạnh có thế dốc nhiều chiều do các sông nhỏ tạo nên Tổng diện tích mặt bằng dạng địa hình này chiếm khoảng 25-30% diện tích

c Dạng địa hình vùng núi cao

Địa hình vùng núi cao chủ yếu tập trung ở phía Tây, Tây Bắc và Tây Nam lưu vực Chạy suốt từ Đồng Văn, Thông Thụ (Quế Phong) men theo biên giới Việt - Lào đến tận Hương Liên (Hương Khê - Hà Tĩnh) các dãy núi liền đỉnh như dãy Giăng Màn ở Hà Tĩnh và dãy núi biên giới từ Nậm Mô (Làng Nhãn) đến cửa khẩu Cầu Treo (Hương Sơn) Dạng địa hình này có cao độ từ +12.000  +15.000m như một bức tường thành ngăn giữa lưu vực sông Mê Kông và lưu vực sông Cả Các huyện miền núi cao thuộc lưu vực sông Cả là: Kỳ Sơn, Tương Dương, Con Cuông, Quế Phong, Quỳ Châu và một phần đất đai của Quỳ Hợp, Nghĩa Đàn, Như Xuân, Anh Sơn, Thanh Chương, Nam Đàn, Hương Khê, Vũ Quang, dạng địa hình này có độ dốc lớn, thung lũng hẹp Địa hình vùng núi cao chiếm tới 60-70% diện tích lưu vực nhưng diện tích đất canh tác chỉ chiếm 1,52% tổng diện tích mặt bằng Đây là vùng đất được xác định chủ yếu là vùng lâm nghiệp phòng hộ đầu nguồn

1.2.2 Đặc điểm thổ nhưỡng, địa chất

Kết quả điều tra thổ nhưỡng theo nguồn gốc phát sinh, có thể phân đất đai lưu vực sông Cả thành 2 loại chính: Đất thuỷ thành và đất địa thành

Bảng 1 2 Phân loại đất đai trên lưu vực sông Cả

Tên đất

Toàn lưu vực

Diện tích

Tổng diện tích điều tra thổ nhưỡng 19.626.650

Trong đó diện tích các loại đất (đã trừ sông suối và núi đá) 1.747.309 100,00

- Nhóm đất Feralit vàng vùng đồi (170200m) 423.861 27,9

- Nhóm Feralit vàng trên núi từ 170200m đến 8001000m 651.584 42,9

- Nhóm Feralit vàng trên núi từ 8001000m đến

Nguồn: Theo số liệu điều tra thổ nhưỡng năm 1990

1.2.3 Đặc điểm địa chất

- Về kiến tạo: Toàn bộ lưu vực sông Cả nằm trong miền uốn nếp Bắc bộ và miền

uốn nếp Varixêt Đông dương ranh giới giữa hai miền uốn nếp là đới khâu sông

Mã Những nghiên cứu mới nhất trong chuyên khảo “thành hệ địa chất và địa

động học Việt Nam 1993” do Nguyễn Xuân Tùng biên tập, xếp lưu vực sông Cả nằm trong “lĩnh vực Bắc bộ - Dương Tử - KaTaZia” giữa đai vỏ lục địa Bắc Trường Sơn tuổi Paleozoi Thời kỳ trước Cambri đến Paleozoi sớm đến Paleozoi muộn vùng sông Cả tồn tại chế độ đại dương vi lục địa, sườn châu lục địa, cận lục địa Chế độ rift và prerift tồn tại trong thời gian Paleozoi muộn đến Merozoi muộn Từ Merozoi muộn phát sinh các bồn trũng nhỏ mang tính orogen dọc theo đứt gãy sông Cả lấp đầy bởi trầm tích lục nguyên vụn thô

- Về địa tầng của lưu vực sông Cả: Địa tầng trên lưu vực sông Cả gồm các giới,

hệ tầng từ cổ đến trẻ bao gồm: Giới Protezoi, giới Paleozoi (PZ), giới Mezozoi bao gồm các hệ tầng

1.2.4 Đặc điểm sông ngòi

a Dòng chính sông Cả

Bắt nguồn từ đỉnh núi Phulaileng thuộc tỉnh Hủa Phăm Cộng hoà Dân chủ Nhân dân Lào, sông chảy theo hướng Tây bắc Đông Nam Nhập vào đất Việt Nam tại bản Keng Đu, dòng chính đi sát biên giới Việt Lào chừng 40km và đi vào Việt Nam hoàn toàn tại chân của đỉnh núi cao 1.067m Đến Bản Vẽ sông đổi dòng chảy theo hướng Bắc Nam về đến Cửa Rào sông nhập với nhánh Nậm Mô và lại chuyển dòng chảy theo hướng Tây Bắc- Đông Nam Sông Cả tính đến cửa có diện tích lưu vực là 27.200km2 Phần diện tích sông Cả chảy trên đất Lào là 9.740km2 còn lại là nằm ở địa phận Việt Nam

Tóm lại dòng chính sông Cả là nếp đứt gãy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam của miền địa chất cũ, lòng sông sâu, ít bãi bồi trên sông Đoạn hạ lưu sâu và rộng đoạn trung lưu rộng nhưng lại nông Phần thượng nguồn có nhiều ghềnh thác hai bên mép sông là núi cao và đồi Phía thượng nguồn có nhiều vị trí có thể xây dựng được kho nước lợi dụng tổng hợp Sông Cả không phân lưu có một cửa thoát duy nhất

b Dòng nhánh

- Sông Hiếu

Sông Hiếu là một chi lưu phía Tả nhập vào sông Cả ở đoạn trung lưu tại Ngã ba Cây Chanh Sông Hiếu có diện tích lưu vực tính đến cửa sông là 5.340km2 với chiều dài sông 314km bắt nguồn từ dãy núi Cao Phú Hoạt thuộc Quế Phong Sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam gần song song với dòng chính sông

Cả Đến Nghĩa Đàn dòng chảy đổi hướng theo hướng Bắc Nam Từ thị trấn Tân

Kỳ dòng chảy lại đổi hướng theo Đông Nam - Tây Bắc và nhập vào sông Cả tại Ngã ba Cây Chanh Sông Hiếu là con sông cấp nước quan trọng đối với các huyện Quế Phong, Quỳ Châu, Quỳ Hợp, Nghĩa Đàn, Tân Kỳ Nhưng mùa kiệt trên sông Hiếu có khi chỉ còn 67m3/s không đủ lượng nước cấp cho nhu cầu

Sông Hiếu có các chi lưu quan trọng như Nậm Quàng, Nậm Giải, Kẻ Cọc - Khe Nhã, sông Chàng, sông Dinh, Khe Nghĩa, Khe Đá Trong số các chi lưu có 2 chi lưu lớn là sông Chàng và sông Dinh, hai sông này đều là sông miền núi cấp nước quan trọng của sông Hiếu

- Sông Nậm Mô

Sông Nậm Mô bắt nguồn từ vùng rừng núi của tỉnh Bôlikhăm Xay (Lào) chảy vào Việt Nam tại Làng Nhãn thuộc huyện Kỳ Sơn Ở phía Lào sông chảy theo hướng Bắc Nam vòng quanh đỉnh Huổng Mang Ngai (2406m) và đổi dòng theo hướng Đông Nam - Tây Bắc đến bản Suông Hang sông đổi theo hướng Tây Bắc - Đông Nam và nhập lưu với dòng chính sông Cả tại Cửa Rào Cũng có thể nói đây

là dòng chính sông Cả vì nó đổ vào sông trùng với hướng chảy của dòng chính Sông Nậm Mô có diện tích lưu vực 3.970km2 chiều dài sông 189km phần chảy trên đất Việt Nam 89km.Từ thượng nguồn đến đoạn nhập lưu sông Nậm Mô có rất nhiều vị trí có thể xây dựng được hồ chứa để phát điện và điều tiết nước cho

hạ du Thượng nguồn sông Nậm Mô chảy qua các vùng núi đá cao có cao độ bình quân trên 1.000m

- Sông Giăng

Là một phụ lưu phía hữu sông Cả có cửa ra tại xã Thanh Luân cách đập Đô Lương về phía hạ lưu chừng 20km Sông Giăng bắt nguồn từ dãy núi Phu Long 1.330m phía Tây Nghệ An trên vùng núi Môn Sơn - Lục Giã Sông Giăng có diện tích lưu vực 1.05km2 nằm trong vùng mưa lớn nên lòng sông rộng, nông và nhiều bãi bồi hướng chảy chính của sông Giăng là hướng song song với sông Cả đến Thác Muối đổi theo hướng Tây Đông phần cửa ra nhập với sông Cả theo hướng Bắc Nam Sông Giăng là một chi lưu cung cấp nước quan trọng cho sông

Cả đoạn trung lưu đồng thời nó cũng là con sông có lượng lũ khá lớn gây ngập lụt cho vùng trung lưu Trận lũ 1978 ở sông Cả đạt tới mức lịch sử ở hạ du cũng

do một phần lượng lũ tập trung lớn của sông Giăng Sông Giăng có tới 80% diện

tích là đồi núi và núi cao Trên sông Giăng có vị trí xây dựng được kho nước rất thuận lợi

- Sông La

Sông La là phụ lưu gần hạ du của sông Cả với 2 nhánh sông lớn sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu nhập lưu tại Linh Cảm Từ Linh Cảm đến Chợ Tràng được gọi là Sông La Tổng diện tích lưu vực sông La 3.210km2 có hai nhánh quan trọng:

+ Sông Ngàn Phố: Bắt nguồn từ cửa khẩu Cầu Treo xã Sơn Kim, sông chảy theo hướng gần như Tây- Đông cửa sông cùng hướng với cửa sông Cả Diện tích lưu vực sông Ngàn Phố tính đến cửa sông khoảng 1.350km2 trong đó tới 60% là vùng đồi núi Sông Ngàn Phố nằm trong vùng mưa lớn, tập trung của sông Cả nên có rất nhiều nhánh sông suối nhỏ nhập lưu điển hình là Khe Tre, Khe Nẫm, Khe Cò, Vực Rồng Các nhánh nhỏ trên sông Ngàn Phố đã được sử dụng xây dựng các hồ chứa phục vụ tưới và cấp nước Sông Ngàn Phố là nguồn nước quan trọng cấp cho các ngành kinh tế của huyện Hương Sơn nhưng cũng là tác nhân gây thiệt hại cho nền kinh tế của huyện Điển hình như trận lũ quét cuối tháng 9/2002 làm 37 người chết hàng nghìn nóc nhà bị sập, đường 8 bị cắt đứt không giao thông được gần 25 ngày, thiệt hại kinh tế lên tới trên 50 tỷ đồng

+ Sông Ngàn Sâu: Bắt nguồn từ dãy núi Giăng Màn thuộc xã Hương Can chảy theo hướng Tây Bắc-Đông Nam đến Chúc A sông đổi dòng theo hướng Đông Nam - Tây Bắc trên dọc đường sông rất nhiều nhánh sông, suối nhỏ điển hình là sông Tiêm, sông Ngàn Trươi Lưu vực sông Ngàn Sâu phát triển lệch về phía Tây Sông Ngàn Sâu nhập vào sông La tại Linh Cảm Tổng chiều dài dòng chính sông là 102km với diện tích lưu vực 1.860km2 Cũng như sông Ngàn Phố, sông Ngàn Sâu cũng nằm ở trung tâm mưa lớn của sông La do vậy rất nhiều nhánh suối nhỏ nhập lưu So với sông Ngàn Phố, sông Ngàn Sâu có các thung lũng sông rộng lớn điển hình như thung lũng hạ du sông Tiêm, hạ du Ngàn Trươi và thượng Chúc A Sông Ngàn Sâu là nguồn cung cấp nước chính cho các hoạt động kinh tế của huyện Hương Khê đồng thời cũng là tác nhân gây thiệt hại trong mùa lũ cho

huyện Trên sông Ngàn Sâu có những vị trí thuận lợi làm kho nước lợi dụng tổng hợp như Chúc A, Ngàn Trươi, sông Tiêm và hàng loạt các suối nhỏ khác

c Đánh giá chung về đặc trưng hình thái sông Cả

Sông Cả là con sông lớn thuộc vùng Bắc Trung Bộ có hình dạng lưu vực phát triển lệch về phía Tây Bắc, diện tích lưu vực đa phần là miền núi và núi cao, hệ thống sông Cả bao gồm nhiều sông nhánh hợp thành, có một cửa thoát duy nhất vuông góc với bờ biển Lưới sông phát triển đều trên các vùng địa hình rất thuận lợi cho công tác phát triển tưới và cấp nước Là một lưu vực sông rộng nằm trên nhiều vùng mưa tiểu địa hình khác nhau lại đối mặt trực tiếp với hướng gió Lào hàng năm, do vậy các loại hình thiên tai trên sông Cả rất đa dạng xảy ra thường xuyên cả về không gian lẫn thời gian Có những vùng rất khan hiếm nước trong mùa kiệt, đồng thời có những vùng bị lũ thường xuyên Đặc trưng hình thái lưu vực sông Cả được thể hiện qua các chỉ tiêu đánh giá lưu vực sau:

Bảng 1 3 Đặc trưng hình thái một số lưu vực sông

TT Lưu vực F (km 2 ) L sông

(km)

Độ cao

bq (m)

Độ dốc bqlv (‰)

B bq km/km 2

Mật số lưới sông km/km 2

Hệ số không đối xứng

Hệ số hình dạng lưu vực

Tổng số trạm đo mưa trên lưu vực là 56 trạm trong đó có 10 trạm khí tượng đo các yếu tố như mưa, nhiệt độ, độ ẩm, bốc hơi, gió, nắng, bức xạ v v đó là Quế Phong, Quỳ Châu, Quỳ Hợp, Nghĩa Đàn, Tương Đương, Con Cuông, Đô Lương, Vinh, Hương Khê, Kim Cương Số năm tài liệu của các trạm này ít nhất

là 25 năm, nhiều nhất là 40 năm

Một số trạm đo mưa có số liệu dài năm như Vinh từ 1906, Cửa Rào từ 1938, Đô Lương từ 1935, Mường Xén từ 1931, Chu Lễ từ 1932, Linh Cảm từ 1933 Tuy nhiên các trạm này có số liệu không liên tục bị gián đoạn bởi chiến tranh chỉ sau năm 1954 tài liệu đo đạc mới được liên tục

Một số trạm đo mưa chỉ hoạt động trong thời gian ngắn sau đó ngưng không đo

do điều kiện kinh phí Tính tới nay trên lưu vực chỉ còn 23 trạm đo mưa, 12 trạm

đo khí hậu

Các trạm này đều thuộc mạng lưới trạm khí tượng và đo mưa cơ bản thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường quản lý

Bảng 1 4 Lưới trạm khí tượng và đo mưa trong và lân cận lưu vực sông Cả

1960-2015 Ghi chú: Trạm Khí tượng đo các yếu tố: Nhiệt độ, độ ẩm, số giờ nắng, bốc hơi, tốc độ gió

Mạng lưới các trạm khí tượng và đo mưa lưu vực sông Cả được trình bày trong phần Phụ Lục

b Tình hình quan trắc khí tượng, chất lượng tài liệu quan trắc

* Các trạm khí hậu

Các trạm khí hậu được phân bố tương đối đều trên lưu vực, mỗi vùng đều có trạm khí hậu đo các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, bốc hơi, gió, nắng, v.v chất lượng tài liệu tin cậy, các trạm này đều do Bộ Tài nguyên Môi trường thiết lập quản lý, tài liệu tương đối dài có thể đưa vào tính toán đặc trưng khí hậu trong vùng

* Các trạm đo mưa

Trong số 48 trạm đo mưa đã được thiết lập hiện nay chỉ còn 23 trạm đo mưa hoạt động, còn lại các trạm đã giải thể Các trạm quan trắc mưa chủ yếu được tập trung ở vùng đồng bằng hoặc thị trấn, thị tứ nằm ở thung lũng sông Vùng núi cao rất ít trạm đo mưa, đặc biệt trạm đo mưa bằng máy tự ghi rất ít chỉ trừ một số trạm đo khí hậu có máy đo mưa tự ghi Liệt tài liệu đo mưa không đồng

bộ về thời gian quan trắc, trạm có tài liệu ít năm có số liệu từ 7  10 năm, trạm

có số liệu dài năm có tài liệu đo đạc 30  40 năm, nên tính cả liệt tài liệu đo từ năm 1960 thì thời gian đo đạc tới 50  60 năm

Những trạm đo mưa do Bộ Tài Nguyên Môi trường quản lý có chất lượng tài liệu tốt, các trạm đo mưa chuyên dùng tại các nông trường hoặc ở vùng sâu, vùng xa chất lượng tài liệu kém tin cậy hay bị gián đoạn Số lượng trạm đo mưa hiện có trên lưu vực đủ đảm bảo tài liệu cho việc tính toán các đặc trưng mưa thiết kế, phục vụ cho tính toán nguồn nước trên lưu vực

Hình 1 5 Bản đồ mạng lưới khí tượng và đo mưa lưu vực sông Cả

c Đặc điểm khí tượng vùng nghiên cứu

từ tháng XI tới tháng III gây nên thời tiết lạnh và khô vào các tháng mùa đông

và có mưa phùn vào các tháng cuối mùa đông

- Khối không khí xích đạo Thái Bình Dương với hướng gió Đông Nam hoạt động mạnh từ tháng V tới tháng X và mạnh nhất vào tháng IX, X Đặc điểm của khối không khí này là nóng ẩm mưa nhiều, gây nên nhiều nhiễu động thời tiết như bão, áp thấp nhiệt đới Những nhiễu động thời tiết có thể đơn thuần là một hình thế thời tiết gây mưa hoặc tổ hợp nhiều hình thế thời tiết như bão và áp

thấp, áp thấp nhiệt đới kết hợp với không khí lạnh gây mưa lớn trên diện rộng tạo nên lũ lụt nghiêm trọng trong vùng nghiên cứu

- Khối không khí nhiệt đới Ấn Độ Dương với hướng gió Tây Nam hoạt động mạnh vào các tháng V, VI, VII, VIII và mạnh nhất vào tháng VII Khối không khí này trước khi xâm nhập vào lưu vực phải vượt qua dãy Trường Sơn Phần lớn lượng ẩm đã bị mất đi do hiện tượng Fơn Khi vào tới lưu vực, khối không khí này trở nên nóng và khô, ít mưa thường gọi là gió Lào Hàng năm ảnh hưởng của những đợt gió Lào này từ 5 đến 7 đợt với tổng số ngày từ 35 đến 40 ngày, ảnh hưởng của gió Lào đã làm nhiệt độ không khí, nhiệt độ đất tăng rất nhanh Nhiệt độ không khí đạt tới 40  42ºC, nhiệt độ đất đạt tới 50  60°C khi

có gió Lào thổi vào

Nhân tố khí hậu kết hợp với yếu tố địa hình đã tạo nên sự phân hoá khí hậu giữa các vùng khá sâu sắc Phần phía Bắc và Tây Bắc của lưu vực mang đặc điểm của vùng khí hậu chuyển tiếp từ Bắc Bắc Bộ và Trung Bộ Với mùa mưa đến

sớm hơn ở phía Nam, lượng mưa tháng lớn nhất xảy ra vào tháng VIII và ba tháng có lượng mưa lớn nhất là tháng VII, VIII, IX Mùa lạnh nhiệt độ xuống thấp nhất là vào tháng I Về phía Nam của lưu vực ảnh hưởng của các hoàn lưu phương Bắc yếu hơn, nhiệt độ tăng dần, mùa mưa đến chậm hơn và kết thúc sớm Lượng mưa tháng lớn nhất xảy ra vào tháng IX, ba tháng có lượng mưa lớn nhất là VIII, IX, X Những vùng được bao bọc bởi các dãy núi, ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc và gió mùa Tây Nam ít hơn dần Lượng mưa năm khá nhỏ như vùng Mường Xén, Cửa Rào, Khe Bố có năm lượng mưa chỉ đạt từ 500  700mm

Những vùng có điều kiện địa hình thuận lợi cho việc đón gió (dạng phễu) đã tạo nên những tâm mưa lớn trên lưu vực như vùng sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu, sông Giăng với lượng mưa năm trung bình đạt 2.000  2.400mm

Do sự lệch pha về chế độ mưa cho nên chế độ dòng chảy trên dòng chính ở thượng nguồn và hạ du cũng không xuất hiện đồng nhất Giữa sông nhánh và

sông chính cũng khác nhau Điều này cũng phần nào giảm mức độ căng thẳng

- Vùng Trung và hạ du sông Cả: Vùng này có khí hậu tương đối ôn hòa hơn và thường chịu tác động của mưa bão và áp thấp nhiệt đới v.v Lượng mưa trong vùng lớn thường xuất hiện ở những địa hình dạng phễu đón gió Đông Nam hoặc Đông Bắc như thung lũng sông Giăng, vùng thung lũng sông Ngàn Sâu, Ngàn Phố

Mùa mưa ở vùng này thường chậm dần từ Bắc vào Nam vùng phía Nam của lưu vực mùa mưa chậm hơn vùng phía Bắc 1 tháng

d Nhiệt độ

Mùa đông từ tháng XII tới tháng II và lạnh nhất là tháng I Thời kỳ này lưu vực ảnh hưởng chủ yếu của khối không khí cực đới lục địa Châu Á Tuỳ theo sự ảnh hưởng của khối không khí này tới các vùng trên lưu vực mà cho chế độ nhiệt về mùa đông khác nhau Vùng đồng bằng nhiệt độ trung bình cao hơn ở miền núi Nhiệt độ trung bình năm đạt 24,1°C tại Vinh; 23,9°C ở Cửa Rào; 24,0°C ở Tây

Hiếu Nhiệt độ trung bình tháng I tại đồng bằng cao hơn ở vùng núi thượng nguồn sông Hiếu Nhưng ở vùng thung lũng Mường Xén, Cửa Rào nhiệt độ tháng I, II lại cao hơn ở đồng bằng Nguyên nhân chính là do vùng này được bao bọc bởi các dãy núi cao làm hạn chế sự xâm nhập của gió mùa Đông Bắc, mùa đông trở nên ấm hơn

Bảng 1 5 Nhiệt độ trung bình tháng, năm vùng nghiên cứu (Đơn vị:ºC)

Mùa nóng từ tháng V tới tháng VIII với nhiệt độ trung bình tháng đạt từ 27  30°C Tháng nóng nhất là tháng VII do hoạt động mạnh của gió Lào Nhiệt độ trung bình tháng VII đạt 29,7°C ở Vinh; 28,8°C ở Tây Hiếu; 27,9°C ở Cửa Rào Nhiệt độ cao nhất tuyệt đối đạt 42,1°C tháng VI/1912 tại Vinh; 42,7°C tháng V/1966 tại Cửa Rào; 43°C tháng 31/IV/2007 tại Tây Hiếu

Do vị trí lưu vực nằm ở vĩ độ thấp hơn so với các lưu vực ở phía Bắc nên ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc tới vùng này đã giảm bớt, ảnh hưởng của gió mùa Tây Nam đến sớm hơn, mùa đông ở đây chấm dứt sớm hơn Tổng nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất cao hơn phía Bắc 10°C

Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Con Cuông 17,5 18,8 21,3 25,0 27,6 28,8 28,7 27,8 26,6 24,3 21,4 18,3 23,8 Cửa Rào 17,7 19,5 22,3 25,6 27,6 28,2 27,9 27,4 26,4 24,2 21,3 18,5 23,9

Đô Lương 17,9 18,7 21,0 24,7 27,7 29,1 29,1 28,1 26,7 24,6 21,7 19,4 24,0

Hà Tĩnh 17,6 18,7 20,9 25,1 27,9 29,7 29,6 28,6 26,9 24,5 21,7 18,8 24,2 Hương Khê 17,3 22,4 21,3 25,0 27,7 29,1 29,1 27,9 26,3 23,9 20,8 18,4 24,1 Hương Sơn 17,7 19,0 31,9 25,1 28,0 29,6 29,3 28,3 26,8 24,5 22,0 18,5 25,1

Kỳ Anh 17,5 19,5 21,2 25,1 27,9 30,4 30,0 28,8 27,1 25,2 22,4 19,2 24,5 Quỳ Châu 17,1 18,7 21,4 24,7 27,1 28,0 28,0 27,3 26,2 23,8 20,8 17,7 23,4 Qùy Hợp 17,5 19,0 21,5 25,2 27,8 28,7 28,8 27,9 26,5 24,7 22,0 18,4 24,0 Quỳnh Lưu 17,5 18,3 20,4 23,9 27,4 29,2 29,2 28,3 27,0 24,7 21,7 18,7 23,8 Tây Hiếu 17,1 18,4 20,9 24,4 27,6 29,0 28,8 27,8 26,4 24,3 25,3 18,0 24,0 Vinh 17,5 18,3 20,6 24,3 28,0 29,7 29,7 28,8 27,0 24,7 22,0 18,7 24,1

Nhiệt độ tối thấp đạt 4°C ở Vinh (tháng I/1914); -0,5°C ở Quỳ Châu (I/1974); 1,7°C ở Cửa Rào tháng I/1974

e Độ ẩm tương đối

Độ ẩm tương đối trung bình nhiều năm đạt 83,8% tại Vinh; 85,1% tại Tây Hiếu; 82,1% tại Cửa Rào Cũng như sự biến đổi của nhiệt độ vùng Mường Xén, Cửa Rào, Khe Bố là vùng ít mưa, ít chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc cũng như các hình thế thời tiết gây mưa khác Chỉ số khô hạn ở đây cao hơn ở các vùng khác, độ ẩm nhỏ hơn ở các vùng khác của lưu vực Độ ẩm trung bình đạt thấp nhất vào tháng VII

Bảng 1 6 Độ ẩm tương đối trung bình tháng, năm vùng nghiên cứu (Đơn vị:

%)

Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Con Cuông 87,3 89,3 88,4 85,4 81,8 80,0 79,4 84,1 87,5 88,4 87,7 87,7 85,6 Cửa Rào 81,9 80,7 79,7 78,6 78,7 80,5 81,0 84,2 85,7 85,8 85,2 83,4 82,1

Đô Lương 86,9 88,3 88,6 86,7 81,9 78,6 78,4 83,2 86,4 86,0 85,2 84,9 84,6

Hà Tĩnh 88,4 90,1 89,9 85,6 79,2 73,7 73,6 79,0 85,1 86,9 87,3 87,5 83,8 Hương Khê 89,5 90,3 89,3 85,8 80,9 76,8 75,5 82,0 86,9 88,8 88,4 88,3 85,2 Hương Sơn 89,8 90,2 89,4 86,6 81,2 75,6 76,7 81,0 85,6 88,3 88,1 87,7 85,0

Kỳ Anh 90,9 91,6 90,7 86,5 79,2 71,0 71,3 76,8 85,1 87,3 87,4 87,4 83,8 Quỳ Châu 86,9 86,5 86,1 84,2 83,1 84,3 84,8 87,8 88,3 87,7 87,3 87,0 86,2 Qùy Hợp 84,9 85,8 85,6 82,7 80,7 78,9 80,5 85,5 87,0 85,9 84,0 84,0 83,8 Quỳnh Lưu 85,5 87,9 89,9 89,2 84,0 77,9 80,2 84,9 86,2 84,2 83,1 83,6 84,7 Tây Hiếu 87,3 87,9 87,6 85,2 81,6 80,0 80,9 85,7 87,2 86,9 85,6 85,3 85,1 Vinh 88,2 90,1 90,3 87,1 80,4 73,4 73,8 79,7 85,2 86,0 85,6 85,6 83,8

f Bốc hơi (đo bằng ống Piche)

Lượng bốc hơi piche toàn vùng dao động từ 750  1080mm Vùng ven biển do tốc độ gió trung bình lớn hơn nên bốc hơi đạt cao hơn ở vùng núi Bốc hơi piche trung bình năm đạt 974mm tại Vinh, 890mm tại Cửa Rào, 813mm tại Tây Hiếu Lượng bốc hơi piche đạt cao nhất chủ yếu vào tháng VII đạt 174,8mm tại Vinh;

104,8mm tại Cửa Rào và 109mm tại Tây Hiếu Bốc hơi vào tháng II nhỏ nhất đạt trung bình 33mm tại Vinh, 19,8mm tại Hà Tĩnh và 32,3mm tại Hương Khê

Bảng 1 7 Tổng lượng bốc hơi Piche trung bình tháng, năm vùng nghiên cứu

(Đơn vị: mm)

I II III IV V VI VII VIII I X X XI XII Con cuông 41 41 51 73 98 107 113 78 56 48 46 44 797 Cửa Rào 58 64 82 96 105 94 92 74 59 56 55 56 890

Đô Lương 47 41 48 64 101 120 120 88 67 64 59 53 873

Hà Tĩnh 37 30 37 60 102 133 141 101 67 58 52 45 862 Hương Khê 36 34 47 71 110 136 157 103 61 51 45 40 892 Hương Sơn 37 35 46 65 109 155 168 111 65 50 45 39 927

Kỳ Anh 38 34 42 69 132 197 184 129 77 67 62 51 1080 Quỳ Châu 52 46 55 71 98 106 117 80 61 65 64 55 869 Qùy Hợp 40 40 50 73 94 102 95 61 49 49 48 42 742 Quỳnh Lưu 52 43 40 50 94 121 128 87 67 74 70 64 892 Tây Hiếu 45 41 49 73 103 107 109 70 55 57 53 49 813 Vinh 40 33 40 62 106 157 175 121 71 65 55 49 974

g Bức xạ, nắng

Tổng số giờ nắng trung bình năm biến động từ 1146 giờ (Hương Khê) tới 1655 giờ tại Quỳnh Lưu Vùng đồng bằng và trung du có tổng số giờ nắng cao, vùng núi cao có số giờ nắng nhỏ hơn Tháng V, VI, VII có số giờ nắng cao nhất do hoạt động của gió Lào, khô nóng và ít mưa Tháng XII, I, II không khí ẩm trời nhiều mây nên số giờ nắng đạt thấp nhất trong năm

Bảng 1 8 Số giờ nắng trung bình tháng, năm vùng nghiên cứu (Đơn vị: h)

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

Con cuông 83 67 109 134 191 172 188 160 153 134 113 102 1607 Cửa Rào 96 83 111 147 191 161 175 156 153 142 120 108 1643

Trạm Tháng Năm

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

Đô Lương 73 57 69 123 191 185 192 166 142 128 112 77 1514

Hà Tĩnh 61 56 68 135 212 217 215 195 142 118 95 54 1568 Hương Khê 50 43 62 109 155 160 153 137 95 77 69 36 1146 Hương Sơn 60 53 70 118 182 176 173 153 126 100 88 59 1358

Kỳ Anh 69 67 80 148 207 220 211 192 137 112 88 51 1579 Quỳ Châu 85 61 75 122 177 152 161 143 136 140 115 94 1463 Qùy Hợp 69 63 75 130 186 179 177 157 142 128 110 74 1491 Quỳnh Lưu 83 63 70 133 209 197 200 181 158 152 129 81 1655 Tây Hiếu 74 58 73 124 193 181 193 162 149 133 112 92 1545 Vinh 70 51 68 127 210 198 209 180 145 120 102 65 1547

Từ tháng IV tới tháng VII không khí ẩm Vịnh Bengal tràn sang khi vượt qua dãy Trường Sơn tràn vào lưu vực, phần lớn lượng hơi ẩm đã mất đi khi tới lưu vực, gió trở nên khô nóng Những đợt gió này thường kéo dài từ 5  7 ngày, hàng năm có từ 5 tới 7 đợt ảnh hưởng gió Tây khô nóng đã tạo nên một thời tiết khắc nghiệt ở vùng nghiên cứu Nhiệt độ không khí và nhiệt độ đất tăng lên vào tháng

VI, VII Bốc hơi mạnh, tổn thất dòng chảy lớn, hoa màu cây cối bị mất hơi nước mạnh trở nên khô, héo, tổn thất về của cải rất lớn Hàng năm số ngày có gió Tây khô nóng (gió Lào) có thể đạt từ 30  35 ngày