- 2 1Công thức Bernard: T p m
2.1. Khái quát về điều kiện khí hậu Việt Nam.
- Việt Nam nằm trong vành đai nội chí tuyến, thuộc vùng khí hậu nhiệt đới ẩm, gió mùa. Khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm không thuần nhất trên toàn lãnh thổ, thay đổi theo mùa và theo vùng từ thấp lên cao, từ bắc vào nam, từ đông sang tây. Lãnh thổ Việt Nam được chia làm hai miền khí hậu lớn và khác biệt, [9]. Miền Bắc, từ 16 độ vĩ bắc (ngang đèo Hải Vân) trở ra phía bắc, là khí hậu nhiệt đới gió mùa, một năm có 4 mùa rõ rệt xuân-hạ-thu-đông, chịu ảnh hưởng của gió mùa đông bắc và gió mùa đông nam, nhiệt độ không khí trung bình hàng năm < 240C. Miền Nam, từ 16 độ vĩ bắc trở vào phía nam, do ít chịu ảnh hưởng của gió mùa nên khí hậu nhiệt đới khá điều hòa, không có mùa đông, vùng đồng bằng nóng quanh năm và chia thành hai mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô, nhiệt độ không khí trung bình hàng năm từ 24-280C. Bên cạnh đó, do cấu tạo địa hình Việt Nam còn có những vùng tiểu khí hậu, có nơi khí hậu ôn đới như Sa Pa, Đà Lạt, có nơi thuộc khí hậu lục địa như Lai Châu, Sơn La.
- Việt Nam có lượng bức xạ mặt trời rất lớn, lượng bức xạ dồi dào, nắng trên toàn lãnh thổ, thời gian nắng dài. Miền Bắc có số giờ nắng trung bình trong năm <2000 giờ, tổng xạ trung bình hàng năm < 586 KJ/cm2. Miền Nam có số giờ nắng trung bình trong năm >2000 giờ, tổng xạ trung bình hàng năm >586 KJ/cm2. Độ ẩm tương đối của không khí trên toàn lãnh thổ nước ta quanh năm cao, trung bình trên 80% (từ 77% - 87%), [9].
- Trên toàn lãnh thổ nước ta, lượng mưa và thời gian mưa hàng năm tương đối lớn, trung bình từ 1100-8000 mm/năm và từ 67-223 ngày mưa/năm. Mưa phân bố không đều và tập trung vào các tháng mùa mưa. Nhiều trận mưa có cường độ lớn, nhiều đợt mưa liên tục, kéo dài, gây lũ lụt. So với lượng mưa trung bình năm ở các nước cùng vĩ độ thì Việt Nam được đánh giá là có lượng mưa khá dồi dào, cao gấp khoảng 2.4 lần[25].
- Do ảnh hưởng của gió mùa và sự phức tạp của địa hình nên Việt Nam thường gặp những hiện tượng thời tiết đặc biệt, gây bất lợi như: bão, lốc, lũ lụt, lũ quét, . . . .
- 33 -
- Mưa ở nước ta phân bố không đều theo không gian và thời gian. Chế độ mưa ở nước ta rất phong phú, thể hiện theo mùa rõ rệt. Một năm phân ra hai mùa là mùa khô và mùa mưa, các trận mưa gây lũ lớn tập trung chủ yếu vào mùa mưa. Mùa mưa ở nước ta chậm dần từ bắc vào nam. Chế độ mưa chịu ảnh hưởng của ba yếu tố chính là.
(i) Các hình thế thời tiết gây mưa hay nguyên nhân gây mưa. (ii) Gió.
(iii) Địa hình.
- Các hình thế thời tiết gây mưa lớn ở nước ta rất phức tạp. Do lãnh thổ Việt Nam trải dài trên 10 vĩ độ Bắc, lại nằm ở vùng thường gặp gỡ của các nhiễu động thời tiết như bão, áp cao Thái Bình Dương, áp thấp nhiệt đới, dải hội tụ nhiệt đới, không khí lạnh, xoáy thuận, . . . nên nguyên nhân hình thành mưa lũ lớn ở mỗi khu vực cũng khác nhau. Mưa lớn gây lũ lớn ở nước ta chủ yếu là các vùng đồi núi phía Bắc, miền Trung và Tây Nguyên. Theo nhiều kết quả nghiên cứu, điển hình trong [29] thì.
+) Ở miền Bắc: nguyên nhân gây mưa lớn hầu như là sự kết hợp hoặc hoạt động liên tiếp của nhiều hình thế thời tiết, phần lớn các trận mưa lớn là do kết hợp hoặc liên tiếp xảy ra của 2 hoặc 3 hình thế thời tiết (chiếm 77%), thậm chí có những trận mưa lớn có tới 5 đến 7 hình thế thời tiết kết hợp hoặc liên tiếp hoạt động, những trận mưa lũ do một hình thế thời tiết đơn độc xảy ra rất hiếm, trừ khi do bão. Do vậy mưa lớn khu vực miền Bắc có đặc điểm là trận mưa dài ngày, thường từ vài ngày đến hai hay ba tuần, trung bình khoảng 7 đến 8 ngày, mỗi trận thường gồm nhiều đợt mưa, 2 đến 3 đợt, thậm chí tới 4 hay 5 đợt, mỗi đợt chỉ tập trung 1 đến 3 ngày, thời gian giữa các đợt mưa khoảng từ 5 - 7 giờ đến trên dưới 1 ngày, trong thời gian này thường có mưa nhỏ hoặc không mưa. Mưa lũ lớn xảy ra trên một diện tích rộng, mỗi trận mưa lũ lớn thường có nhiều tâm mưa, vị trí của các tâm mưa phụ thuộc vào các hình thế thời tiết gây mưa, điều kiện địa hình và vị trí của lưu vực, các tâm mưa có lượng mưa đạt trên 500mm/trận thường chiếm một phần rất nhỏ so với diện tích lưu vực. Sự phân bố mưa theo không gian và thời gian không đều. Tính thất thường của mưa gây lũ thể hiện ở sự biến động của lượng mưa từng năm, từng tháng, từng ngày. Do lượng mưa lớn, cường độ mưa lớn, độ dốc của vùng núi lớn, rừng bị tàn phá nhiều nên cường suất nước lũ dâng rất lớn [29].
+) Đối với khu vực miền Trung và Tây Nguyên: nguyên nhân gây mưa lớn và đặc biệt lớn ở khu vực miền Trung chủ yếu là do loại hình thời tiết là bão hoặc áp thấp nhiệt đới, bão hoặc áp thấp nhiệt đới kết hợp với không khí lạnh, đôi khi là các trận
- 34 -
bão liên tiếp. Do vậy mưa lớn khu vực miền Trung có đặc điểm là thời gian của trận mưa tùy theo hình thế thời tiết gây mưa có thể kéo dài từ 2-3 ngày cho tới 10 -12 ngày. Tâm mưa và lượng mưa phụ thuộc rất nhiều vào nguyên nhân gây mưa mà chủ yếu là bão. Tâm mưa luôn ở sát vị trí đổ bộ của bão hoặc xê dịch đi chút ít, lượng mưa tại tâm mưa thường từ 300-500mm/trận, đặc biệt có những trận mưa có lượng mưa trận tại tâm mưa đạt tới trên 1000mm. Lượng mưa một ngày tại khu vực miền Trung đạt trên 600-700mm không phải là hiếm như khu vực miền Bắc, lượng mưa một ngày đạt trên 400mm là thường xuyên. Do đặc điểm địa hình của khu vực miền Trung và Tây Nguyên với dãy Trường Sơn chạy dọc theo chiều dài khu vực và rất gần biển nên mưa phân hóa dọc theo chiều dài của khu vực là rất rõ nét. Nói chung mưa lũ ở miền Trung và Tây Nguyên chủ yếu là do bão và áp thấp nhiệt đới gây ra nên thường mưa không kéo dài nhưng tập trung và diện mưa cũng khá rộng với cường độ mưa lớn nên thường gây ra lũ rất ác liệt với hậu quả nghiêm trọng do kết hợp với điều kiện địa hình hẹp, dốc lớn [29]. Vùng cửa sông lại chịu ảnh hưởng của thủy triều và nước biển dâng do bão mạnh nên càng tăng mức độ ngập lụt của lũ trong vùng. Đây là một vấn đề cần lưu tâm trong tính toán thiết kế các công trình thoát nước ở khu vực này.
+) Đối với miền Nam: các hình thế thời tiết gây mưa đơn giản hơn, chế độ mưa ít thất thường hơn nhưng hay xảy ra tác động kép của mưa lớn và hiện tượng thủy triều dâng làm gia tăng mức độ ngập lụt trong vùng.
+) Đặc điểm mưa gây lũ lưu vực nhỏ: đối với lưu vực nhỏ thì mưa được xem như phân bố đều trên lưu vực và ảnh hưởng trực tiếp đến lưu lượng lũ, thời gian lũ, cường suất lũ và tổng lượng lũ. Khác với lưu vực lớn thì mưa lớn và mưa đặc biệt lớn trên diện rộng là do kết hợp của nhiều hình thế thời tiết, nhưng đối với lưu vực nhỏ thì chỉ cần một hình thế thời tiết cũng gây mưa với cường độ và lượng mưa lớn như mưa bão, áp thấp nhiệt đới và đặc biệt là mưa dông thường diễn ra với cường độ lớn trên diện tích không lớn trong một thời gian ngắn. Mưa dông mang những sắc thái có tính chất địa phương [40]. Một đặc điểm rất rõ nét của lưu vực nhỏ là có thể gây ra lũ lớn và lũ đặc biệt lớn khi xuất hiện cơn mưa có cường độ lớn mặc dù thời gian mưa ngắn hơn, lượng mưa ngày có thể nhỏ hơn những ngày khác do vậy ngoài các nguyên nhân gây mưa lũ như đối với lưu vực lớn thì mưa dông cũng là một nguyên nhân gây ra lũ ở lưu vực nhỏ.
- 35 -
- Ngoài nguyên nhân hình thành thì chế độ mưa còn bị chi phối bởi các yếu tố khí hậu và đặc điểm mặt đệm. Trong các yếu tố khí hậu ảnh hưởng đến mưa thì chế độ gió đóng vào trò quan trọng nhất. Ở các tỉnh miền Bắc nước ta về mùa đông gió mùa đông bắc mang không khí lạnh và khô từ lục địa phía bắc xuống, lượng mưa do đó ít và cường độ mưa nhỏ. Mùa hạ các khí đoàn nóng ẩm ngự trị, thêm vào đó là các hình thế thời tiết gây mưa như bão, dải hội tụ nhiệt đới, . . . thường gây ra mưa lớn. Gió mùa đông bắc từ biển vào lại gây mưa lớn ở các tỉnh miền Trung. Hướng gió, vận tốc gió là những yếu tố ảnh hưởng đến chế độ mưa, nghiên cứu số liệu thống kê trong [9] thì vận tốc hướng gió chính trung bình trong các tháng mùa mưa trong năm thường lớn gấp 1.5 - 2 lần vận tốc gió trung bình năm và chính chúng có ảnh hưởng đến chế độ mưa ở nước ta.
- Trong các yếu tố mặt đệm thì điều kiện địa hình có ảnh hưởng trội nhất đối với mưa. Địa hình ảnh hưởng đến mưa là yếu tố độ cao và hướng của sườn núi đón gió ẩm. Hướng của sườn núi đón gió do địa hình tạo ra gây ‘‘hiệu ứng chặn trước núi’’, không khí bị nhiễu động mạnh nên mưa nhiều hơn ở sườn núi hướng đón gió ẩm so với sườn núi phía khuất gió. Độ cao của địa hình cũng ảnh hưởng đến chế độ mưa và lượng mưa. Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy khi độ cao tăng thì lượng mưa tăng do nhiệt độ giảm thấp và độ ẩm tăng, tuy nhiên quan hệ này chỉ tồn tại đến một độ cao giới hạn nào đó thì chấm dứt, độ cao giới hạn này ở Việt Nam ước lượng là 1800- 2000m [21], [25], [26], [38]. Độ cao bình quân của lưu vực nhỏ của công trình thoát nước nhỏ trên đường ở nước ta đều thường nằm trong các giới hạn này. Do ảnh hưởng của địa hình trong một vùng có điều kiện khí hậu tương đối đồng nhất có thể tồn tại những vùng mưa lớn thường gọi là những tâm mưa, ở nước ta có những trung tâm mưa lớn như Đông Triều, Bắc Quang, Hoàng Liên Sơn, Tam Đảo, Bà Nà, Trà Mi, Bạch Mã, . . . , lượng mưa trung bình năm tại các trung tâm mưa này rất lớn, có thể đạt trên 3000mm, tâm mưa lớn nhất Việt Nam là Bạch Mã có lượng mưa trung bình năm đạt trên 8000mm. Vùng có lượng mưa lớn kéo dài từ vĩ tuyến 150 vĩ bắc đến 160 vĩ bắc gọi là vĩ tuyến nước. Ngược lại, những trung tâm mưa nhỏ được hình thành ở những vùng thấp, khuất hoặc nằm song song với hướng gió ẩm, như các vùng An Châu, Sơn La, Mường Xén, khu vực tỉnh Ninh Thuận, . . . lượng mưa trung bình năm tại những khu vực này chỉ đạt trên dưới 1000mm, đặc biệt khu vực tỉnh Ninh Thuận lượng mưa trung bình năm chỉ đạt khoảng 800mm. Vùng có lượng mưa nhỏ
- 36 -
kéo dài ở duyên hải cực nam Trung Bộ từ vĩ tuyến 100 vĩ bắc đến 120 vĩ bắc là vùng ít mưa khá điển hình ở nước ta, [15], [25].
- Khi thực hiện nghiên cứu, khảo sát số liệu thống kê trong [9], là nguồn số liệu đã được soát xét lại năm 2008, cho 54 trạm khí tượng phân bố trên toàn quốc, cho thấy xu hướng ở nước ta nơi nào có lượng mưa trung bình năm lớn thì thường ở độ cao lớn và cũng thường có vận tốc gió hướng chính trung bình trong các tháng mùa mưa trong năm lớn. Tuy nhiên, cũng có nhiều điểm ngoại lệ vì chế độ mưa còn phụ thuộc vào nhiều nhân tố khác nữa.
- Trong những năm gần đây, khí hậu Việt Nam chịu nhiều ảnh hưởng của hiện tượng BĐKH, gây tác động tiêu cực đến chế độ mưa ở nước ta. Điều này được thể hiện rất rõ qua các nghiên cứu trong các kịch bản biến đổi khí hậu ở nước ta do Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố.