Giả lập kịch bản sử dụng nước từ các hồ chứa lưu vực sông Ba

Đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế xã hội của lưu vực sông Ba .1 Vị trí địa lý và mạng lưới sông suối

Đặc điểm của kiểu khí hậu này là do gió mùa Tây Nam thổi qua vịnh Ben Gan mang theo hơi ẩm vào hàng năm từ tháng V đến tháng X tạo nên các trận mưa giông với một lượng mưa khá phong phú, tạo cho hầu hết lưu vực một mùa mưa ẩm dịu mát. Hàng năm từ tháng IX đến tháng XII các cơn bão muộn từ biển Đông đổ bộ vào đất liền, gặp dãy Trường Sơn bão bị suy yếu tạo thành vùng áp thấp nhiệt đới kết hợp với gió mùa Đông Bắc gây mưa lớn ở phần thượng nguồn trên dòng chính sông Ba và ảnh hưởng khá mạnh mẽ cho vùng hạ du sông Ba, trên lưu vực sông Hinh và một phần sông KRông H’Năng. Ngay tại vị trí một trạm đo có năm mùa lũ đến sớm hơn hoặc muộn hơn hai đến ba tháng tạo nên mùa lũ hàng năm dài ngắn khác nhau, có năm chỉ có 2 -3 tháng mùa lũ, song cũng có năm tới 5 - 6 tháng mùa lũ, điều này thể hiện tính chất mùa không ổn định trên lưu vực.

Từ tháng IX đến tháng XI các nhiễu động thời tiết ở biển Đông (chủ yếu là bão muộn, có khi là gió mùa Đông Bắc) mạnh lên kết hợp với mưa cuối mùa phía Tây Trường Sơn làm cho lượng mưa và cường độ mưa trên lưu vực tăng lên mạnh mẽ vượt qua cường độ thấm, khả năng trữ nước trong đất đã đạt đến mức bão hoà do đó lũ trong thời gian này là lũ lớn nhất trong năm. Phần lưu vực sông Ba từ trung du đến thượng nguồn nằm trên các khu vực địa hình khác nhau, có chế độ mưa khác nhau và cường độ mưa sinh lũ nói chung không lớn nên lũ vùng này không lớn và hầu như không có sự tổ hợp của các lũ sông nhánh gặp nhau ở dòng chính gây lũ lớn. Phần lưu vực phía hạ lưu thì ngược lại, mưa lớn trong năm tập trung trong thời gian tương đối ngắn, cường độ mưa lớn, khi lũ cuối mùa trên dòng chính sông Ba về đến Củng Sơn thường trùng với thời kỳ mưa lớn vùng hạ lưu, do đó lũ lớn trong năm thường gặp nhau.

Lũ lớn nhất hàng năm tập trung xuất hiện vào 2 tháng X, XI với số trận lũ xuất hiện trong 2 tháng này chiếm (81-88)% tổng số các trận lũ lớn nhất năm trên dòng chính và phần lớn các sông nhánh, riêng ở thượng nguồn sông Ia Yun chỉ chiếm 60%; chỉ có 1 trận lũ xuất hiện sớm vào tháng IX và muộn tháng XII, nhưng cũng có năm xuất hiện sớm vào tháng VI (năm 1982) tại các trạm Cheo Reo sông Ba, Krông Hnăng sông Krông H’năng và Pơ Mơ Rê sông Đăk Sơ Con nhưng là lũ nhỏ. Tuy nhiên, khu vực nội đô vẫn chưa hết bị tác động của ngập úng khi có mưa lớn, tập trung do mưa trong khu vực nội thị, do hạn chế của hệ thống tiêu thoát nước đô thị và ảnh hưởng của triều lũ làm nước sông cao gây khó khăn cho tiêu thoát nước tại cửa tiêu. Xét riêng các hồ chứa có dung tích trên 100 triệu m3 trên lưu vực, thì hiện nay đã xây dựng hồ chứa Sông Hinh, Ayun Hạ và sông Ba Hạ; hồ Krông H’Năng trên sông Krông H’Năng và cụm hồ An Khê-Kanak trên sông Ba đã tích nước trong năm 2010.

Do dung tích chứa nước của một số hồ chứa này khi xây dựng đã bị cắt giảm khá nhiều so với quy hoạch ban đầu nên các hồ chỉ có thể đáp ứng trong một mức độ nhất định trữ nước cho phát điện và tưới, chưa đáp ứng đươc yêu cầu hồ chứa nước trung tâm sử dụng tổng hợp có khả năng chống lũ, phát điện, điều hòa dòng chảy, cấp nước cho hạ du. Lũ lụt đang có xu thế gia tăng ở khu vực hạ lưu và cho đến này vẫn chưa có khả năng giảm thiểu được đáng kể các thiệt hại còn do trên dòng chính sông Ba, ở trung và thượng lưu lưu vực, mặc dù đã xây dựng được một số hồ chứa thủy điện, thủy lợi lớn, nhưng cho đến nay chưa có hồ nào có khả năng phòng chống lũ đáng kể cho khu vực hạ du do tất cả các hồ chứa này khi xây dựng chỉ ưu tiên cấp nước cho tưới hoặc thủy điện, không hồ nào có dung tích dành riêng cho tích nước phòng chống lũ cho hạ du. Các hồ chứa lớn trên hệ thống hiện tại vẫn vận hành với quy trình riêng, độc lập, chưa có quy trình vận hành tích nước, xả nước thống nhất trên toàn hệ thống ven các công trình chưa phối hợp được với nhau trong phòng chống và giảm thiểu tác hại của lũ lụt đối với khu vực hạ du.

Còn khu vực hạ lưu thuộc đồng bằng Duyên Hải ven biển miền Trung có nhiều lợi thế về điều kiện tự nhiên, xã hội nhất là dịch vụ du lịch, thuỷ hải sản nên mức thu nhập bình quân đầu người có phần cao hơn vùng thượng trung lưu một chút và mức thu nhập đạt khoảng 350 USD/người-năm.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH MÔ PHỎNG ĐIỀU TIẾT HỆ THỐNG HỒ CHỨA LƯU VỰC SÔNG BA

Khu vực thượng trung lưu thuộc vùng Tây Nguyên có lợi thế về mặt hàng nông lâm sản có giá trị kinh tế cao như cao su, cà fê, tiêu, điều nên mức thu nhập bình quân đầu người đạt khoảng 324 USD/người-năm. Mô hình thủy văn tham số phân bố Marine (Modelisation de l’Anticipation du Ruissellement at des Inondations pour des événements Extrêmes) do Viện Cơ học chất lỏng Toulouse phát triển (IMFT – Institut de Mecanique de Fluides de Toulouse). Mô hình có chức năng thu gom nước mưa trên bề mặt lưu vực và tập trung ra hai bên bờ sông, được sử dụng để giải quyết phần biên lưu lượng vào các hồ chứa và lưu lượng gia nhập.

Phạm vi nghiên cứu từ sau các hồ chứa lớn đến Củng Sơn, mạng sông ở đây có độ dốc lớn và không chịu ảnh hưởng của thuỷ triều, do đó nước chuyển động chủ yếu dưới tác động của trọng lực và phương trình biểu diễn đường cong thể tích đoạn sông. Từ sự biến thiên mực nước ∆H của mỗi ô lưới ta tính được tổng lưu lượng trao đổi của mỗi ô (bao gồm lưu lượng nhận từ mưa, lưu lượng chảy vào và lưu lượng chảy ra) tại mỗi bước tính chính bằng sự biến thiên thể tích nước chứa trong ô. Mô hình diễn toán lũ nhằm xác định lưu lượng và mực nước của hệ thống sông tại các điểm quan trắc ở hạ du khi đã biết lưu lượng đầu vào của hệ thống bao gồm các lưu lượng điều tiết từ các hồ chứa trong hệ thống.

Mô hình diễn toán dòng chảy có thể được thiết lập trên cơ sở các mô hình toán khác nhau: mô hình động lực dựa trên hệ phương trình Saint-Venant 1 chiều, mô hình sóng động học, sóng khuếch tán, mô hình Muskingum ..Đối với mô hình động lực p là các tham số đại diện cho từng mặt cắt của hệ thống sông bao gồm các thông số về hình học, hệ số nhám; đối với mô hình Muskingum, p là véc tơ các tham số K, x cho từng đoạn sông. Đẳng thức (2.11) thể hiện định luật bảo toàn khối lượng sau: sự thay đổi khối lượng nước trên một đoạn sông bằng lưu lượng chảy vào trong đoạn sông trừ đi lưu lượng chảy ra ngoài đoạn sông. Tương ứng với các trận lũ trong quá khứ, tác giả cũng thu thập được các tài liệu về hiện trạng hồ chứa trên lưu vực, các điều kiện địa hình, địa chất, thảm phủ, khí tượng thủy văn và mạng lưới sông suối trên hệ thống.

Lựa chọn 3 hồ chứa lớn đã vận hành trước năm 2010 trên hệ thống, có khả năng cắt lũ phối hợp, tính toán để đưa vào quy trình liên hồ, bao gồm các hồ: Ayun Hạ, sông Ba Hạ, sông Hinh. Phòng, chống và giảm đến mức thấp nhất các thiệt hại của lũ lụt, ngập úng khu vực trung lưu và hạ lưu sông Ba, tập trung chủ yếu cho đồng bằng hạ lưu ven biển Tuy Hòa và thành phố Tuy Hòa, nhằm ổn định dân cư, đảm bảo sản xuất tạo đà phát triển kinh tế xã hội bền vững.

MÔ PHỎNG VẬN HÀNH HỆ THỐNG HỒ CHỨA CỦA LƯU VỰC SÔNG BA