2.2.1. Mưa lũ và các hình thế thời tiết gây mưa lũ lớn
1. Mưa lũ
- Lưu vực sông Hương có lượng mưa, cường độ mưa lớn nhất trong toàn quốc: Vùng đồi núi có X0 = 3.000 4.500 mm/năm với tâm mưa Bạch Mã X0 = 8.000 mm/năm. Vùng đồng bằng X0 = 2.500 3.000 mm/năm. [36]
- Lượng mưa 1 ngày lớn nhất 700 1.500 mm xảy ra rất nhiều nơi:
Kim Long Truồi A Lưới Tà Lương
1.422,0 mm/24 giờ 1.630,0 mm/24 giờ;
1.520 mm/ngày 753,0 mm/ngày 1.138,5 mm/ngày
- Lượng mưa 2 ngày lớn nhất quan trắc được:
Kim Long Phú ốc A Lưới Truồi
1.841,3 mm (02 03/11/1999) 1.293,6 mm (02 03/11/1999) 1.120,5 mm (--- ---) 2.230,0 mm (01 03/11/1999)
- Lượng mưa 3 ngày lớn nhất:
Kim Long Truồi
2.113,3 mm (02 04/11/1999) 2.320,0 mm (01 03/11/1999)
2. Nguyên nhân gây ra mưa lũ lớn
Các hình thế thời tiết kết hợp gây mưa lũ lớn:
+ Bão hoặc áp thấp nhiệt đới kết hợp với không khí lạnh; + Không khí lạnh kết hợp với các hình thế thời tiết khác;
+ Mặc dù 20 năm gần đây (1981 1999) bão đổ bộ trực tiếp vào bờ biển Bình Trị Thiên có ít hơn 30 năm trước đó (1951 1980), song có nhiều cơn bão lớn như các năm 1983, 1985, 1996, 1997... cấp 11, 12 và trên cấp 12. Đồng thời các vùng liền kề bão có xu hướng tăng lên mạnh, đặc biệt đoạn Phú Yên trở vào các thập kỷ trước số cơn bão đổ bộ hầu hết là dưới 5 cơn 1 thập
kỷ, nhưng trong 9 năm gần đây (1991 1999) xuất hiện 20 cơn chiếm 35%
tổng số cơn bão đổ bộ vào nước ta. Chúng có tác động gây mưa lớn cho tỉnh Thừa Thiên Huế.
Địa hình: Sự tồn tại dãy Trường Sơn chạy song song với bờ biển Bắc - Nam và dãy núi Hải Vân đâm ra biển đã tạo điều kiện gây mưa lớn trước núi như tâm mưa Bạch Mã, A Lưới, Tà Lương...
2.2.2. Tổ hợp mưa lũ trên 3 nhánh sông
Thống kê số liệu mưa 5 ngày lớn nhất của 3 trạm đo mưa Huế (sông Hương), Nam Đông (Tả Trạch) và A Lưới (đặc trưng cho Hữu Trạch và sông Bồ) với chuỗi quan trắc từ 1973 1999, cho thấy:
- Mưa lũ tháng 11/1999 xảy ra đồng thời ở cả 3 sông.
- Trong 27 năm có 6 năm mưa lớn xảy ra cùng thứ tự giữa Nam Đông và Huế. Đặc biệt là năm 1999, 1983, 1975, 1975 (thứ tự 1, 2, 3 và 5).
Trừ trận mưa lũ 1999, 26 năm còn lại không năm nào cả Huế và A Lưới xảy ra trận mưa cùng cấp.
Các thống kê trên không đảm bảo hoàn toàn các trận mưa lớn xảy ra cùng thời gian trừ trận mưa lũ 1999 (Bảng 2.2.1) thống kê chênh lệch thời gian xuất hiện các trận mưa lũ lớn nhất hàng năm của 3 trạm mưa đại biểu trên lưu vực sông Hương.
Bảng 2.2.1. Chênh lệch thời gian xuất hiện các trận mưa lũ lớn nhất hàng năm của 3 trạm mưa đại biểu
Trận mưa lũ Nam Đông Trận mưa lũ A Lưới
Trận mưa
lũ Huế Thời gian xảy ra
Chênh lệch thời gian
so với Huế (ngày)
Thời gian xảy ra
Chênh lệch thời gian so với Huế (ngày)
23/10/1973 05/10/1973 - 18 04/10/1973 - 19 15/10/1974 02/11/1974 + 18 13/11/1974 + 29 16/10/1975 16/10/1975 0 16/10/1975 0 13/11/1976 12/10/1976 - 32 11/10/1976 - 33 08/10/1977 08/11/1977 + 31 02/11/1977 - 25 16/9/1978 12/9/1978 - 4 16/9/1978 0 21/6/1979 14/11/1979 + 5 tháng 15/11/1978 + 5 tháng 25/10/1980 14/11/1980 + 20 13/11/1980 + 19 20/10/1981 26/10/1981 + 6 07/11/1981 + 18 03/11/1982 05/9/1982 - 59 05/9/1982 - 59 28/11/1983 28/10/1983 0 29/10/1983 + 1 30/10/1984 17/10/1984 - 13 31/10/1984 + 1 31/10/1985 29/11/1985 + 29 02/11/1985 + 2 11/10/1986 01/10/1986 - 10 01/10/1986 - 10 14/8/1987 14/8/1987 0 22/11/1987 + 100 08/10/1988 08/10/1988 0 15/10/1988 + 7 24/5/1989 24/5/1989 0 24/5/1989 0 24/10/1990 14/10/1990 - 10 14/10/1990 - 10 19/10/1991 20/10/1991 + 1 20/10/1991 + 1 06/10/1992 06/10/1992 0 24/10/1992 + 18 17/10/1993 20/10/1993 + 3 14/12/1993 + 58 04/11I/1994 17/10/1994 - 48 18/12/1994 + 14 24/10/1995 06/10/1995 - 18 25/10/1995 + 1 11/I10/1996 21/10/1996 + 41 25/10/1996 + 45 27/10/1997 21/9/1997 - 36 21/12/1997 - 36 14/11/1998 19/11/1998 + 5 19/11/1998 + 5 01/11/1999 01/11/1999 0 01/11/1999 0
- Tất cả các trận mưa lớn tại 3 trạm mưa đều có khả năng xảy ra đồng thời nhưng về lượng có vị thế khác nhau trong năm. Ví dụ: Tại Huế có trận mưa 23/10/1973 là lớn nhất trong năm thì tại A Lưới cũng có trận mưa đồng thời nhưng chỉ đứng thứ 2, còn Nam Đông thì bé hơn nhiều so với trận mưa 05/10/1973 và 11/11/1973.
- Nếu coi những trận mưa giữa 2 trạm xuất hiện trước hay sau từ 0 3 ngày là xuất hiện đồng thời thì trạm Nam Đông và Huế có 9 năm trong đó có 3 trận lũ lớn 1975, 1983 và 1999; trạm A Lưới và Huế cũng có 9 năm và có 4 trận lũ lớn là 1975, 1983, 1999 và 1995. Như vậy có 6 năm xuất hiện lũ lớn nhất trên sông Hương (từ 1973 1999) cho Hmax 4,50 m tại Kim Long thì tổ hợp mưa lũ lớn nhất trong năm xảy ra đồng thời giữa 3 trạm chiếm 50% trong đó có 2 trận lũ lớn nhất là 1999 và 1983.
2.2.3. Đặc điểm dòng chảy lũ
1. Nguyên nhân gây ra lũ lớn
Ngoài nguyên nhân chính là do mưa lớn cả lượng lẫn cường độ lũ lớn trên sông Hương còn có những nguyên nhân sau: [21, 38]
- Địa hình: Do đặc điểm địa hình mà các sông thường ngắn, dốc, mật độ sông suối cao. Vào mùa lũ, do thượng nguồn dốc, độ dài tập trung nước ngắn nên lũ tập trung nhanh, tốc độ truyền lũ lớn, mực nước trên các sông chịu tác động của lũ là chính, ảnh hưởng của thủy triều bị mờ yếu (nhất là vào tháng 10, tháng 11). Khi lũ lớn về mực nước trên các triền sông dâng cao, dọc 2 bờ của các sông vùng hạ du không có đê nên nước lũ chảy tràn bờ vào vùng đồng bằng làm cho vùng này bị ngập lũ.
- Sông suối chảy qua 80 90% đồi núi nơi có mưa rất lớn, lại bị che chắn bởi dải cát ven biển, dòng chảy lũ tràn ra cánh đồng hẹp kết hợp với đầm phá Tam Giang - Cầu Hai tạo ra một “hồ chậm lũ” lớn.
- Sông nhiều mà cửa biển ít. Có 6 sông chính và có 2 cửa thông ra biển Thuận An và Tư Hiền. Nước từ “hồ chậm lũ” điều tiết qua 2 cửa biển quá nhỏ làm cho độ ngập đồng bằng và thành phố Huế càng lớn. Mặt khác, Bàu, Trằm, Phá, Đầm xưa là những hồ điều tiết tốt ngày nay đã bị lấp, bị cạn, sức chứa của “hồ” cũng giảm đáng kể. Cửa sông lại di động, đóng mở không ổn định. Mùa cạn bồi lấp - cửa đóng, mùa lũ nước không tiêu thoát được gây úng ngập trầm trọng, nước tích lại dâng cao dễ gây ra hiện tượng lũ quét.
- Độ lớn và mức độ trùng hợp của lũ từ thượng nguồn tại các nhánh sông Tả Trạch, Hữu Trạch, sông Bồ.
- Cường độ tập trung và lượng mưa tại bản thân vùng đồng bằng. - Chế độ thủy triều của biển Đông trong thời gian có mưa lũ lớn.
2. Hướng chảy của dòng chảy lũ trong thời kỳ chính vụ
Tất cả các công trình bên dòng chính sông Hương, sông Bồ nhiệm vụ chống lũ tiểu mãn, lũ sớm và cấp nước phục vụ sản xuất cho vụ h’ thu là vụ trồng cấy chính của vùng hạ lưu lưu vực sông Hương. Trong thời gian xảy ra lũ tiểu mãn, lũ sớm, các cống được đóng hoàn toàn, các đập ngăn đều có cao trình vượt quá cao trình lũ bình thường nên hầu như không có hiện tượng phân lũ từ dòng chính sông Hương vào vùng đồng bằng. Do lũ chính vụ quá lớn chưa có biện pháp nào để chống được nên trong vùng hạ lưu các lưu vực được áp dụng một cơ cấu cây trồng và thời vụ hợp lý để tránh thời gian xảy ra lũ chính vụ. Nhân dân địa phương hiện đang lợi dụng lũ chính vụ để lấy phù sa cải tạo đồng ruộng, tăng độ phì của đất đồng thời góp phần cải tạo môi trường (nhờ lũ để diệt chuột, sâu bọ, làm sạch rác rưởi cho đồng ruộng), nhưng không muốn lũ quá lớn làm ngập lụt đường giao thông, phá hủy cơ sở hạ tầng, ngập khu dân cư gây xáo động đến đời sống sinh hoạt của con người. Vì vậy vào mùa lũ chính vụ tất cả các cống bên dòng chính được mở, mực nước lũ cao hơn đỉnh đập được tràn. Như vậy, khi lũ chính vụ lớn, nước lũ sông Hương sẽ được phân vào đồng bằng Tả sông Hương, Hữu sông Bồ qua cửa Nham Biều sau đó trở lại sông Hương qua sông Bạch Mã và đoạn dưới An Hòa, một phần đi ra sông Bồ qua 2 cửa của kênh 7 xã và kênh 5 xã. Bên bờ Hữu sông Hương, lũ tràn vào đồng bằng Nam sông Hương thông qua cống Phú Cam, Đập Đá, La ỷ và khi nước lớn thì tràn qua đường phố suốt dọc bờ hữu từ dưới Bao Vinh đến tận cửa sông. Nước lũ tràn vào đồng bằng Nam sông Hương sẽ được thoát ra đầm phá ven biển bằng các cống Phú Thượng, Cầu Long, Cống Quan và chủ yếu là tràn qua tuyến đê ven đầm phá.
Trong khu vực thành phố Huế (đoạn từ Phú Cam đến Bao Vinh) với cao trình bờ tả (đường Trần Hưng Đạo) từ + 2,7 đến + 2,9 m, mực nước ở sông Hương lên trên cao trình này sẽ tràn vào thành phố bên bờ tả, vào khu vực thành nội và theo các kênh, sông trong nội thành (sông Ngự Hà, hệ thống kênh tiêu...) rồi lại trở về sông Hương theo sông Đông Ba, sông Bạch Yến. Dòng chảy tràn này không đáng kể, vì trong khu vực thành phố, nhà cửa nhiều, bốn mặt là sông nằm trong hệ thống sông Hương nên chỉ bị nước dềnh và có tính chất trữ khi mực nước sông lên cao. Bờ hữu sông Hương có đường Lê Lợi nằm sát và chạy song song với sông
Hương có cao trình từ + 3,2 đến + 3,0 m. Khi nước lũ trên sông Hương lên cao tràn qua đường Lê Lợi vào đồng bằng Nam sông Hương và thoát ra ngoài đầm phá chứ không trở lại sông Hương. Tuy nhiên, cũng do khu vực bờ Hữu sông Hương đã phát triển thành khu dân cư khu phố mới của thành phố Huế, nhà cửa dày đặc nhiều đường ngang, ngõ tắt, tường bao nên lượng lũ thoát qua đây cũng không lớn.
Năm nào thành phố Huế cũng bị ngập lụt do mưa lớn và lũ sông Hương tràn vào. Trong 25 năm trở lại đây, có 13 năm tại Kim Long có Hmax ỵ 3,5 m (trung
bình 2 năm l lần) lũ tràn qua đường Trần Hưng Đạo và Lê Lợi. Những năm Hmax
è 3,5 m lũ xâm nhập nội thị bằng các sông kênh. Đặc biệt thành nội hàng năm bị ngập úng nghiêm trọng. Hệ thống điều tiết và tiêu thoát nước sông Ngự Hà và hơn 50 hồ ao lớn nhỏ được nối thông với nhau bằng hệ thống cống rãnh gạch đá kiên cố. Sông Ngự Hà bị bồi lấp và lấn chiếm đã được nạo vét. Hồ ao bị san lấp, số còn lại bị cạn, cống rãnh bị cạn. Mùa mưa khách tham quan phải lội nước. [15]
3. Lũ lụt sông Hương
- Trong 50 năm gần đây, trên sông Hương đã xuất hiện những trận lũ lớn. Tại Kim Long, mực nước cao nhất vượt quá + 4,50 m với tần suất ngày càng tăng (Bảng 2.2.2).
Bảng 2.2.2. Thống kê mực nước lũ các năm tại Thừa Thiên Huế
Năm 1953 1975 1988 1990 1995 1996 1999
Zmax (m) 5,48 4,53 4,88 4,56 4,65 4,55 5,80
(Trận lũ lớn năm 1969 không có số liệu)
- Lưu lượng nước lớn nhất mùa lũ chính vụ tại một số vị trí trên hệ thống sông Hương (Bảng 2.2.3).
Bảng 2.2.3. Lưu lượng lũ lớn nhất chính vụ trên sông Hương
Trạm Năm Thượng Nhật (m3/s) Tuần (m3/s) (nhánh Tả Trạch) Bình Điền (m3/s) Cổ Bi (m3/s) Kim Long (m3/s) 1953 8.000 4.000 4.000 12.500 1983 1.470 4.020 2.850 1984 1.330 2.400 2.510 1985 892 1.655 2.120 1999 771 7.370 5.320 3.420 14.000
- Lũ tiểu mãn trên sông Hương rất lớn, có năm là lũ lớn nhất trong năm (Bảng
2.2.4).
Bảng 2.2.4. Lũ tiểu mãn thực đo trên sông Hương
Trạm Năm Cổ Bi (m3/s) Bình Điền (m3/s) Thượng Nhật (m3/s) 1979 399 (22/6) 324 (22/6) 1983 468 (26/6) 1.263 (25/6) 592 (25/6) 1984 815 (01/8) 280 (17/5) 253 (12/6) 1985 1.060 (19/6) 2.030 (18/6) 404 (18/6)
- Độ dốc mặt nước giữa Tuần và Kim Long tăng dần theo độ lớn của lũ (Bảng 2.2.5).
Bảng 2.2.5. Mực nước lớn nhất trên sông Hương qua các trận lũ lớn
Năm Hmax (m) tại Tuần Hmax (m) tại Kim Long Hmax (m)
1953 9,38 5,48 3,90
1983 8,47 4,88 3,60
1975 7,80 4,30 3,50
1999 12,59 5,81 6,78
- Mực nước lũ lớn nhất dọc sông Hương trận lũ 11/1999 (theo điều tra vết lũ [38]) (Bảng 2.2.6).
Bảng 2.2.6. Mực nước lũ lớn nhất dọc sông Hương
Vị trí Hmax (m) Vị trí Hmax (m)
Lương Miêu 3 19,33 Vĩ Dạ 4,51
Lương Miêu 4 17,81 La ỷ 4,24
Tuần 12,59 Sình 4,25
Hương Hồ 6,96 Đập Thảo Long 3,90
Kim Long 5,81 Cầu Thuận An 3,10
Cầu Bạch Hổ 5,54 Cầu Phú Bài 3,42
Cầu Phú Xuân 4,91 Cầu Long 3,35
- Theo ước tính lũ lớn nhất khả năng (PMF) tại tuyến công trình Tả Trạch của trường Đại học Thủy lợi QPMF = 19.300 m3/s và của Công ty tư vấn xây dựng Thủy lợi I QPMF = 21.100 m3/s.
4. Tổ hợp lũ sông Hương
- Lũ trên sông Hương rất lớn cả chính vụ lẫn tiểu mãn.
- Do địa hình chia cắt lũ, lũ xảy ra không đều trên cả 3 sông nhánh ở thượng nguồn: Tả Trạch, Hữu Trạch, sông Bồ:
+ Trận lũ 1953: Lũ lớn nhất trên Tả Trạch gặp lũ lớn nhất khá lớn trên Hữu Trạch và sông Bồ;
+ Trận lũ 1983: Lũ khá lớn trên Tả Trạch và Hữu Trạch và lũ tương đối lớn trên sông Bồ;
+ Trận lũ 1999: Lũ lớn nhất và lũ lớn thứ hai trên sông Bồ, sông Tả Trạch gặp nhau.
- Các trận lũ 1953, 1983 có mưa rất lớn ở thượng nguồn, còn trận lũ 1999 lại do mưa rất lớn ở vùng đồng bằng và mưa khá lớn ở thượng lưu (so sánh tương đối).
- Thứ tự xuất hiện lũ lớn nhất hàng năm giữa 3 trạm Kim Long, Thượng Nhật, Phú ốc (mực nước lớn nhất năm) cho thấy: Lũ đặc biệt lớn xảy ra trên sông Bồ cùng cấp với sông Hương (lũ 1999, 1983) trong khi đó lũ trên sông Tả Trạch (nhánh Thượng Nhật) xảy ra không đồng kỳ. Điều này được lý giải lũ sông Hương chịu tác động chủ yếu bởi sông Tả Trạch với nhánh LeNo và BaRan có tâm mưa lớn Bạch Mã, không phải là sông Thượng Nhật nơi có trạm thủy văn Thượng Nhật.
2.3. Các công trình tác động đến dòng lũ
Quá trình phát triển, hệ thống công trình thủy lợi trên hệ thống sông Hương
luôn được hoàn chỉnh nhằm mục tiêu phát triển sản xuất và bảo vệ dân sinh kinh
tế. Các công trình cống đập ở hạ lưu trên dòng chính sông Hương được xây dựng
trên hai bờ sông Hương với nhiệm vụ lấy nước, chống lũ sớm và lũ tiểu mãn. Các
công trình này đã tác động đến chế độ và hướng chảy của dòng lũ tự nhiên. [2, 8,
33, 42]
- Cống 3 cửa ở đầu kênh 5 xã và 7 xã: cống được xây dựng ở Nham Biều trên vị trí phân lưu từ sông Bạch Yến đến kênh 5 xã, 7 xã. Cống có nhiệm vụ
chống lũ tiểu mãn, lũ sớm và cấp nước cho vùng tả sông Hương và hữu sông Bồ (đồng bằng Nam sông Bồ - Bắc sông Hương).
- Cống Phú Cam: cống được xây dựng tại cửa vào của sông Lợi Nông (Đại Giang) với quy mô 6 cửa, mỗi cửa rộng 4,5 m, âu thuyền ở cao trình -
