7. 8.2 Phương pháp xác định quá trình lũ
7.8.4. Mùa lũ ở Việt Nam
Thời gian xuất hiện mùa lũ:
Sự xuất hiện mùa lũ, mùa cạn trên sông, suối nước ta có sự phân hoá rõ rệt trong không gian. Trong toàn lãnh thổ có thể chia ra các vùng có thời gian xuất hiện mùa lũ khác nhau như sau:
- Khu Đông Bắc và Tây Bắc Bắc Bộ có mùa lũ xuất hiện và kết thúc sớm nhất so với các vùng khác trong cả nước, kéo dài từ tháng VI đến tháng IX. Lũ xuất hiện sau mùa mưa một tháng và kết thúc cùng với mùa mưa. Riêng vùng Tây Bắc kết thúc muộn hơn mùa mưa một tháng. Mùa lũở các sông suối nhỏ thường xuất hiện ngay sau khi có mưa. Lũ bắt đầu và kết thúc ở vùng này có liên quan đến sự hoạt động sớm của gió mùa Tây Nam và các hoạt động thời tiết như bão và áp thấp nhiệt đới.
- Các khu còn lại ở Bắc Bộ, bao gồm lưu vực sông Đà, sông Thao, sông Chảy, đồng bằng sông Hồng, hạ lưu sông Thái Bình và sông Mã có mùa lũ bắt đầu vào tháng VI nhưng kết thúc vào tháng X. Sở dĩ mùa lũ vùng này kết thúc muộn hơn là do mùa mưa ởđây kéo dài đến tháng X, do hoạt động muộn của gió mùa
Đông Nam và sự hoạt động của bão và áp thấp nhiệt đới dịch dần về phía Nam.
- Khu vực từ Thanh Hoá đến Nghệ An bao gồm lưu vực sông Chu và sông Cả, mùa lũ bắt đầu từ tháng VII, VIII đến tháng XI. Tại đây mùa lũ bắt đầu muộn hơn mùa mưa chừng hai ba tháng, có xuất hiện lũ tiểu mãn vào tháng V đến tháng VII và dạng phân phối lũ trong năm có hai đỉnh. Sau thời kỳ lũ tiểu mãn nước
trong sông giảm khoảng từ 1 - 1,5 tháng và bắt đầu mùa lũ chính do sự hoạt động của bão và áp thấp nhiệt
đới front cực.
- Khu vực Hà Tĩnh đến đèo Hải Vân có mùa lũ từ tháng IX đến tháng XII. Mùa mưa và mùa lũ trùng nhau do các sông ngắn và dốc.
- Khu vực Nam đèo Hải Vân đến Bình Thuận có mùa lũ từ tháng X đến tháng XII. Mùa lũ xuất hiện sau mùa mưa chừng một tháng.
- Tây Nguyên mùa mưa bắt đầu từ tháng V nhưng tới tháng VII hoặc tháng VIII mới xuất hiện lũ và kéo dài tới tháng XI hay tháng XII.
- Nam Tây Nguyên và Ninh Thuận có mùa lũ từ tháng VII đến tháng XI. Mùa lũ bắt đầu chậm hơn mùa mưa hai tháng và kết thúc chậm hơn một tháng.
- Mùa lũởđồng bằng sông Cửu Long từ tháng VII đến tháng XI hoặc đầu tháng XII.
Dòng chảy trong mùa lũ
Dòng chảy mùa lũ trên các sông ngòi Việt Nam chiếm từ 60-90% tổng lượng dòng chảy năm. Nguyên nhân chính là do tính phân phối mưa không đều trong năm, ngoài ra còn do địa hình điều tiết lưu vực của các sông suối trên lãnh thổ.
Tại khu vực Nam Nghệ An và Bắc Quảng Bình dòng chảy mùa lũ chỉ chiếm 50-60% lượng dòng chảy năm là do một phần dòng chảy tập trung vào 1-2 tháng lũ tiểu mãn.
Trong khi đó ở Tây Nguyên và Đông Nam Bộ lượng nước mùa lũ chiếm tới 90% tổng lượng dòng chảy năm.
Nói chung lưu vực sông càng nhỏ thì tính điều tiết của lưu vực càng kém và sự phân bố dòng chảy trong năm càng kém điều hòa.
Giá trị mô đun dòng chảy trên các sông suối nước ta biến đổi từ 25 - 250 l/skm2. Giá trị mô đun dòng chảy lũ cao nhất quan sát thấy tại Bắc đèo Hải Vân (>200 l/skm2), thấp nhất tại Nam Ninh Thuận (25 l/skm2).
Thời gian dòng chảy ba tháng lớn nhất cũng không đồng đều tại các vùng trong nước, nó phụ thuộc vào tốc độ tập trung mưa trong năm.
Thời gian dòng chảy ba tháng liên tục lớn nhất từ sông Mã trở ra là từ tháng VI đến tháng VIII, sông Chu và sông Cả VIII-X; Hà Tĩnh đến Bắc đèo Hải Vân IX-XI; Nam đèo Hải Vân đến Ninh Thuận X-XII; Trung Tây Nguyên IX-XI và Nam Tây Nguyên VIII - X. Lượng dòng chảy trung bình ba tháng, thường chiếm tới 50-70% lượng dòng chảy toàn năm. Các lưu vực Đông Trường Sơn có độ dốc lớn, dòng chảy ba tháng chiếm 60-70%, còn các lưu vực có độ che phủ tốt, dòng chảy ba tháng lớn nhất có khi chỉ chiếm 40- 50% dòng chảy năm.
Tài nguyên nước với dòng chảy lớn nhất
Nước chỉđược xem là tài nguyên khi con người có thể sử dụng. Tài nguyên nước tồn tại hai hình thức: hình thức lợi dụng nước mà không gây tổn thất và hình thức tiêu thụ nước. Những lĩnh vực lợi dụng nước bao gồm thủy điện, giao thông thủy, thủy sản, du lịch nghỉ ngơi..., những lĩnh vực tiêu thụ nước - nông lâm nghiệp, chăn nuôi, dân sinh...
Những lĩnh vực này đòi hỏi số lượng nước, chếđộ nước và chất lượng nước khác nhau và đôi khi còn mâu thuẫn với nhau. Đối với các công trình lợi dụng nước, nước trong mùa mưa có thểđảm bảo hoạt động hết công suất của công trình, nếu như dung tích điều tiết đúng. Đối với các quy hoạch kinh tế tiêu thụ nước,
124
ngược lại trong mùa mưa, đặc biệt ở vùng đồi núi, dòng chảy trên mặt hay dòng chảy lũ gây ra những tác hại đối với nông - lâm nghiệp như xói mòn, rửa trôi, ngập úng.
1. Nước ta vốn là nước nông nghiệp với truyền thống làm lúa nước. Nghề lúa rất kén chọn đất đai. Vì vậy hầu như toàn bộ dân số nước ta tập trung vào dải đồng bằng ven biển trong đó chiếm tuyệt đại bộ phận nền kinh tế.
Đứng về mặt khí hậu sinh vật, hai đồng bằng lớn nhất nước ta là đồng bằng Nam Bộ và đồng bằng Bắc Bộ thuộc hai kiểu khác nhau, đó là kiểu nửa rụng lá đối với đồng bằng Bắc Bộ và rụng lá đối với đồng bằng Nam Bộ. Vào mùa mưa, vấn đề nổi bật về nước là úng lụt. Biện pháp duy nhất hiện nay là điều tiết bằng nhiều hình thức ở các vùng đồi núi phía trên. Biện pháp hữu hiệu nhất mà ta đã và đang tiến hành là xây dựng hồ chứa Thác Bà và đập Thủy điện Sông Đà.
Như chúng ta đã biết ý nghĩa điều tiết lũ công trình càng lớn nếu như hồ nước cách xa đồng bằng. Song ý nghĩa về thủy năng sẽ giảm đi. Về thuận lợi ấy đối với điều tiết lũ, vai trò của hồ Tônglêsap đối với
đồng bằng sông Cửu Long có ý nghĩa cực kỳ to lớn, mặc dù thế vấn đềđiều tiết lũở sông Mê Kông vẫn còn nhiều mặt phức tạp. Một ưu thế lớn của Tônglêsap là đã giảm cường suất lũ một cách đáng kể; đặc
điểm này cũng không phải thuộc tính của riêng công trình mà còn do vai trò của mưa bão trong hình thành lũ giảm đi đáng kể. Ngược lại, theo tính toán với dung tích 9 tỷ m3 nước, hồ nước sông Đà chỉ giữđược 1/8 khối lượng nước mùa của sông Hồng vềđồng bằng (khối lượng nước của lũ toàn bộ lưu vực sông Hồng tới Sơn Tây là 72,9 tỷ m3 nước). Thêm vào đó, nước lũ của lưu vực sông Hồng trong phạm vi nước một phần do bão và xoáy thuận nhiệt đới phát triển trên diện rộng. Vào mùa lũ hiện tượng ngập úng của đồng bằng Bắc Bộ không phải chỉ do lũ thượng nguồn mà bao gồm nhiều nguyên nhân kết hợp.
Theo số liệu phân tích mưa do bão của Phan Tất Đắc, bình quân nhiều năm lượng nước do bão và xoáy thuận (theo tác giả mưa kèm với gió mạnh có tốc độ 20m/s) ởđồng bằng Bắc Bộ chiếm 10 - 20 %. Vấn đề là ở chỗ, lượng mưa đó không xảy ra hàng năm mà tập trung vào một số năm, trong những năm ấy, tính gián đoạn theo thời gian của lượng mưa năm cũng cao và sự tập trung theo cường độ càng lớn. Vào những năm ấy có thể xảy ra hạn ngay trong mùa mưa (ở đây là hạn đối với lúa nước, cây độc canh của
đồng bằng Bắc Bộ). Những lượng mưa như vậy thường xảy ra đồng thời cùng với lũ trong sông từ thượng nguồn. Yếu tố thứ ba cũng góp phần gây ngập úng không kém quan trọng chính là hiện tượng nước dâng trong bão và xoáy thuận.
Hiện tượng nước dâng ở biển đã làm cho việc tiêu nước trở nên khó khăn. Khác với đồng bằng sông Cửu Long nói riêng và đồng bằng Nam Bộ nói chung, ba yếu tố gây ngập úng đều liên quan tới bão và xoáy thuận là những hiện tượng có tính chất bất ngờ, khó dự báo trước. Trong các hiện tượng thiên nhiên, biến động nhất là những hiện tượng khí tượng thủy văn mà các quá trình khí tượng thủy văn trong vùng nhiệt đới gió mùa mang trong mình một năng lượng tiềm tàng dưới dạng nhiệt ẩm lớn và biến động mạnh mẽ kèm theo cực đoan. Hình thái cực đoan trong mùa lũ chính là ngập úng.
Trong quá trình tiến tới hoàn toàn điều khiển các hiện tượng này, trước mắt cần tập trung tìm hiểu về
lũ trên cơ sở đó nắm được hiện tượng ngập úng, thời gian, cường suất và tần suất lặp lại để có những phương án sử dụng đất đai tránh những thời kỳ nguy hiểm.
2. Những vấn đề về nước trong quá trình mưa ở vùng núi tỏ ra phức tạp hơn. Trước hết xuất phát từ đặc điểm địa hình miền đồi núi nước ta là tính chất phân bậc của địa hình. Các sông lớn đều thích ứng với các cấu trúc lõm cổ và một hệ thống các núi nhỏ phát triển trên các sườn dốc, tương phản với sự thưa thớt của các lưới tiêu nước trên các mặt bằng, đặc biệt ở vùng cao nguyên đá vôi và cao nguyên bazan, nơi mà tiềm năng khai thác nông lâm nghiệp còn lớn.
Hơn nữa, lãnh thổ đồi núi nước ta rất không đồng nhất về mặt sinh khí hậu, bao gồm từ rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới, núi cao, rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới nửa rụng lá và rụng lá với sự khác biệt rõ rệt và cấu trúc cán cân nước nhưđã nêu ở các phần trên. Hai đặc điểm nêu trên còn bị phức tạp hoá bởi sự khác nhau về chếđộ mưa, chếđộ mưa mùa hạ gắn liền với gió mùa và chếđộ mưa mùa thu gắn liền với bão và một chếđộ chuyển tiếp ở các vùng núi cao đón gió nhiều hướng.
Những đặc điểm nêu trên đã tạo ra những mâu thuẫn trong sử dụng nước vào mùa mưa. Các công trình lợi dụng nước thường phân bốở nơi đất dốc, chia cắt, đới nước nằm thấp trong khi các đối tượng tiêu thụ nước nằm trên cao, sông suối thưa, nguồn nước không ổn định, nước trên mặt tuỳ thuộc nhiều vào chế độ mưa.
Thêm vào đó, hầu hết các cao nguyên đất phì nhiêu đều trải qua những giai đoạn canh tác nương rẫy, thực vật thường ở các diễn thế thoái hoá, do đó cấu trúc cán cân nước bị phá huỷở các mức độ khác nhau.
Độ tích và giữ nước giảm đi. Để phục vụ nông nghiệp, phát huy tiềm năng đất đai ởđây vấn đề giữ nước, giữ mầu là biện pháp hàng đầu. Mặc dù nhân dân ta vốn có truyền thống làm lúa nước ởđồng bằng, nhưng kinh nghiệm khai thác các vùng đồi núi, làm nông nghiệp có tưới và đặc biệt là kinh nghiệm trồng các cây công nghiệp còn hết sức hạn chế.
Các vùng đồi núi nước ta mới chỉđược khai thác mạnh mẽ từ những năm 1950 trở lại đây mà chủ yếu là mầu. Một trong những khó khăn hiện nay chính là ở khâu chuyển từ một nền sản xuất đốt nương làm rẫy thành nền sản xuất chuyên canh các cây trồng quý, ổn định với một kỹ thuật canh tác ẩm, giữ mầu một cách khoa học và hiện đại.
Việc làm này cần phải được thực nghiệm theo các quy trình nghiêm túc ứng với điều kiện tự nhiên đa dạng, đặc biệt là vấn đề khí hậu sinh vật. Vấn đề cấp bách là phải nhanh chóng thực nghiệm đo đạc bốc toát hơi trong các điều kiện tự nhiên đa dạng- đặc biệt là điều kiện khí hậu sinh vật. Như chuyên viên Liên hợp quốc Kostewaram đã nhận định: nói tới sử dụng tiềm năng nhiệt ẩm vùng nhiệt đới gió mùa tức là đề cập tới nhận thức về quá trình bốc toát hơi.
Nghiên cứu quá trình bốc toát hơi trên quan điểm hệ thống: đất, nước, cây trồng và mối quan hệ của chúng theo phương thẳng đứng và nằm ngang chính là cơ sởđể quy hoạch cây trồng năng suất cao ổn định, chặn đứng hiện tượng xói mòn, rửa trôi. Còn tồn tại mâu thuẫn cần lưu ý nữa là: do sự tách rời giữa các đối tượng lợi dụng và tiêu thụ nước trong không gian nên quy hoạch phát triển kinh tế xã hội thống nhất và hoàn chỉnh không thể không gia tăng các chi phí vào giao thông và truyền tải năng lượng.
Vùng đồi núi nước ta phong phú về nước, đặc biệt vào mùa mưa, nguồn lợi thủy năng to lớn. Song đặc
điểm của lũ liên quan với các nguyên nhân hình thành nó rõ rệt trong không gian. Những đặc điểm này của lũ nhưđộ lớn và cường độ lũ quyết định vốn đầu tư của công trình, quy mô và sự bền vững của công trình. Có lẽ nhà quan trắc thủy văn không thể nào quên được những trận lũ quét ở những vùng chịu ảnh hưởng của bão.
Tài nguyên nước và việc khai thác sử dụng hợp lý nó luôn luôn là vấn đề thời sự và đòi hỏi những sự
126
Chương 8
DÒNG CHẢY BÉ NHẤT
Lưu lượng nước bé nhất là một trong những đặc trưng thủy văn cơ bản, thường được sử dụng nhiều trong các qui hoạch xây dựng, tưới tiêu, sử dụng nước trong sinh hoạt và bảo vệ môi trường.
Dòng chảy bé nhất là chỉ tiêu đểđiều chỉnh sự phân phối dòng chảy trong năm, đặc biệt là đối với các công trình đòi hỏi sự vận hành liên tục như công nghiệp nặng, thủy điện v.v..
Như vậy các thông tin về lưu lượng nước cực tiểu đáp ứng nhu cầu đánh giá dòng chảy tự nhiên của sông ngòi cũng nhưđểđánh giá mức độ hoạt động kinh tế qua dòng chảy sông ngòi.
Các đặc trưng tính toán chủ yếu của dòng chảy bé nhất là dòng chảy trung bình tháng hoặc dòng chảy trung bình 30 ngày, thậm chí dòng chảy trung bình ngày đêm quan trắc vào thời kỳ kiệt.
Nếu thời kỳ kiệt trên sông ngắn (ít hơn hai tháng) hoặc không liên tục (mùa kiệt xen lẫn mùa lũ) thì khó có tháng nào không có lũ, khi đó ta chọn 30 ngày liên tục để tính đặc trưng lưu lượng bé nhất. Để làm
được điều đó ta dựng các đường quá trình nước các năm quan trắc để chọn một thời kỳ quan trắc có 30 ngày nước kiệt liên tục làm thời kỳ tính toán.
Nếu ngay cả việc chọn một thời kỳ tính toán 30 ngày cũng gặp khó khăn thì phải sử dụng thời kỳ ngắn hơn, nhưng không ngắn hơn 23-25 ngày để tránh ảnh hưởng của lũ trong tính toán.
Dòng chảy trung bình 30 ngày cực tiểu luôn nhỏ hơn dòng chảy trung bình tháng theo lịch, bởi vậy nếu hiệu của chúng không sai khác quá 10% thì nên sử dụng dòng chảy trung bình tháng.
Nếu sử dụng đường tần suất thì dòng chảy bé nhất ứng với tần suất từ 75-97%. 8.1. TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY BÉ NHẤT KHI CÓ SỐ LIỆU QUAN TRẮC
Khi tính toán dòng chảy bé nhất của sông ngòi có quan trắc thủy văn về dòng chảy, độ dài chuỗi được coi là đủđể xác định xác suất tính toán năm của lưu lượng nước cực tiểu nếu như sai sốđộ lệch quân phương tương đối của chuỗi quan trắc σn không vượt quá ±15%.
Khi đó quan trọng nhất là các năm nước ít hay nhóm năm theo sông tương tự. Hệ số biến đổi dòng chảy cực tiểu các sông không cạn và không đóng băng nằm trong khoảng 0,2-0,4. Điều đó cho phép sử
dụng để tính toán các chuỗi có từ 8-15 năm. Tuy nhiên nếu hệ số biến đổi vào khoảng 0,7-1 đòi hỏi phải