Chƣơng 2 - XÁC ĐỊNH TỔ HỢP CẠN BẤT LỢI ĐẾN HẠ DU SÔNG HỒNG 2.1. Đặc điểm dịng chảy cạn vùng hạ du sơng Hồng.
Mùa cạn trên vùng HDSH bắt đầu từ cuối tháng XI tới tháng V năm sau, tháng XI là tháng chuyển tiếp mùa lũ sang cạn Dòng chảy bắt đầu giảm từ tháng X và giảm nhanh vào tháng XII đến tháng IV, đạt nhỏ nhất vào tháng II, III trên dịng chính và các sơng nhánh lớn. Tháng IV, V do có mưa dơng, lượng dịng chảy bắt đầu tăng. Trong các tháng mùa cạn lượng mưa chiếm 20 - 25% lượng mưa năm, nhưng tập trung chủ yếu vào tháng XI, IV, V từ tháng XII tới tháng II mưa nhỏ, thời tiết khơhanh, cuối tháng III có mưa phùn. Từ tháng XII tới tháng III dòng chảy trong sông chủ yếu là do nước ngầm cung cấp.
Dạng dòng chảy tháng cạn nhất tại Sơn Tây trên sơng Hồng đạt trung bình 6,78 l/skm2. Trên sơng Thái Bình, sơng Lục Nam có mơ đun dịng chảy trung bình tháng cạn nhất chỉ đạt 2,4 l/s.km2. Tháng có dịng chảy nhỏ nhất trong tháng cạn nhất tại Sơn Tây trên sông Hồng chỉ đạt 4,4 l/skm2.
Nước ngầm là nguồn cung cấp quan trọng cho dòng chảy mùa cạn. Dòng chảy mùa cạn chủ yếu được nuôi dưỡng bằng lượng nước ngầm trong lưu vực và một phần nhỏ lượng nước mưa do gió mùa đơng bắc hoặc front cực đới đem lại
Sau khi kết thúc mùa lũ nước sơng ngịi hạ thấp dần, lưu lượng nước trong sông giảm dần cho tới giá trị thấp nhất trong năm sau đó được tăng dần bởi những trận mưa đầu mùa mưa. Nếu như mùa lũ lượng nước dư thừa gây thiệt hại cho nơng nghiệp và đời sống thì ngược lại mùa cạn lại gây nên thiếu nước ở nhiều nơi. Mùa cạn có quan hệ trực tiếp đến sản xuất nông lâm nghiệp. Vụ đông, vụ xuân thời vụ dùng nước nhiều cho canh tác lại đúng vào lúc mực nước trong sơng xuống thấp, lượng nước ít.
Dịng chảy mùa cạn có thể chia làm ba thời kỳ: + Đầu mùa cạn
+ Giữa mùa cạn + Cuối mùa cạn
Trong thời kỳ đầu mùa cạn: Dịng chảy trong sơng giao động mạnh, nó mang tính chất chuyển tiếp từ chế độ này sang chế độ khác của dòng chảy trong các tháng IX và X vùng hoạt động của dải hội tụ dịch về phía nam, gió mùa đơng bắc đã bắt đầu hoạt động, nếu lượng mưa tháng IX, tháng X trên dưới 200mm thì sang tháng X, tháng XI chỉ trên dưới 100mm, dịng chảy trong sơng giảm xuống chỉ cịn 5- 6%. Nếu tháng IX, X là tháng cuối mùa lũ thì tháng X, XI bắt đầu mùa cạn.
Giai đoạn giữa mùa cạn: thường kéo dài từ tháng XII đến tháng III năm sau. Từ cuối tháng XI đến tháng I là thời kỳ khô hanh. Trong thời kỳ này gió mùa đơng bắc đã ổn định, thời kỳ thịnh hành của khối khơng khí cực đới biến tính qua lục địa nên nhìn chung mưa ít. Tháng mưa ít nhất là tháng XII, tháng I, II và III là tháng mưa phùn, lượng mưa dưới 30mm, lượng mưa này chỉ có tác dụng là ẩm khơng khí, giảm bốc hơi mà không cho lượng nước đáng kể.
Thời kỳ giữa mùa cạn là thời kỳ lượng nước trong sơng ổn định nhất, lượng dịng chảy sơng suối hồn tồn ni dưỡng bằng nước ngầm, dịng chảy trung bình tháng thấp nhất phần lớn rơi vào tháng III. Vào tháng đầu mùa cạn thành phần dòng chảy rút xuống thành phần thứ yếu nhường chỗ cho dòng chảy ngầm, tỷ lệ dòng chảy trong tháng đầu mùa cạn còn chiếm từ 5,5% đến 8,0% lượng dòng chảy cả năm. Sang tháng kế tiếp hoạt động kế tiếp hoạt động của chế độ gió mùa đơng bắc đã đi vào thế ổn định lượng mưa tháng giảm xuống nhiều chỉ trên dưới 50mm. Dịng chảy trong sơng được nuôi dưỡng phần lớn bằng dòng chảy ngầm và một phần lượng trữ trong sông.
Giai đoạn cuối mùa cạn: Đây là thời kỳ chuyển tiếp từ mùa đông sang mùa hạ. Hệ thống khơng khí lạnh hình thành và phát triển cịn chưa chiếm ưu thế cịn hệ thống khơng khí mùa đơng đang suy yếu. Do sự giao tranh như vậy nên động lực gây mưa bắt đầu phát triển lẻ tẻ, đã có những trận mưa rào có lượng nước đáng kể, lượng mưa tháng III trên khu vực và lượng mưa tháng IV trên các lưu vực khác đã vượt trên 100mm. Thời gian kéo dài mùa cạn trên hệ thống sông như sau: hệ thống sơng Thái Bình khơng đồng nhất. Thời điểm bắt đầu và kết thúc mùa cạn tương đối
ổn định. Nhìn chung thời điểm bắt đầu mùa cạn ổn định hơn thời điểm kết thúc. Lượng dịng chảy mùa cạn phụ thuộc vào đặc tính trữ nước và điều tiết nước của lưu vực như mưa, diện tích lưu vực, thảm phủ thực vật, các yếu tố về địa chất thổ nhưỡng địa hình. Do đó vùng khác nhau có tỷ lệ lượng nước lớn nhỏ khác nhau.
Bảng 2. 1. Dịng chảy trung bình mùa cạn lƣu vực sơng Hồng – Thái Bình Trạm Sơng F(km2) QTBcạn(m3/s) MTBcạn(l/s.km2)
Sơn Tây Hồng 143800 1570,00 10,9
Hịa Bình Đà 51680 705,00 13,6
Vĩnh Yên Nghĩa Đô 131 4,43 33,8
Cầu Sơn Thương 2330 12,80 5,49
Nguồn: [1]
Dịng chảy tháng nhỏ nhất trên tồn lưu vực đồng bộ rơi vào tháng II, thời kỳ này cũng là thời kỳ cuối mùa khô nên lượng mưa đạt giá trị rất thấp, đây là thời kỳ căng thẳng về nước. Tỷ lệ dòng chảy tháng nhỏ nhất so với dòng chảy năm chiếm từ 0,3% - 3,6%. Lưu vực sông Thái Bình là lưu vực có mức độ điều tiết kém nhất, tỷ lệ dòng chảy 1 tháng nhỏ nhất từ 0,69% - 2,22%.
Trong những năm gần đây do tác động của sự phát triển hệ thống các cơng trình khai thác nguồn nước cũng như chịu ảnh hưởng của BĐKH nên về mùa cạn tình trạng khơ kiệt trên sông đã xẩy ra nghiêm trọng theo chiều hướng hết sức bất lợi. Năm 2004, năm được coi là khốc liệt nhất trong vòng 40 năm qua, mực nước sông Hồng tại Hà Nội ở thời điểm tháng 1/2004 là +2,17m (kiệt nhất có lúc xuống tới 1,75m); Năm 2005 ở cùng thời điểm mực nước xuống đến 2,06m (kiệt nhất có lúc xuống tới 1,5m); Năm 2006 – 2007, mực nước sông Hồng tại Hà Nội giảm xuống còn 1,6m thấp nhất trong vòng 100 năm qua. Kỷ lục vào năm 2010 mực nước Hà Nội chỉ còn là 0,1m
Bảng 2. 2. Tổng hợp mực nƣớc Hà Nội thấp nhất trong các tháng mùa cạn từ 2001-2011 (Đơn vị: cm)
Mùa cạn năm\ Tháng XI XII I II III IV V
2001-2002 380 290 272 257 278 266 329 Ngày 27 30 23 17 20 13 3 2002-2003 293 272 253 243 269 270 282 Ngày 26 19 29 6 11 8 2 2003-2004 234 240 197 210 196 186 248 Ngày 25 22 27 16 3 6 4 2004-2005 254 221 205 172 158 192 162 Ngày 24 29 6 13 8 16 22 2005-2006 243 196 166 136 148 149 180 Ngày 29 24 17 20 20 3 2 2006-2007 176 147 130 112 138 116 168 Ngày 30 28 29 23 20 20 2 2007-2008 180 130 112 80 1 120 146 Ngày 27 1 1 12 11 1 3 2008-2009 274 152 120 100 92 148 168 Ngày 29 22 31 1 16 2 5 2009-2010 76 66 48 10 40 42 130 Ngày 18 29 21 21 2 13 2 2010-2011 108 110 110 24 22 50 118 Ngày 30 14 25 6 8 5 3 Nguồn: [1]
2.2 Đánh giá sự đồng bộ các đặc trƣng dòng chảy cạn trên sông Hồng
2.2.1. Cơ sở dữ liệu đánh giá.
Sông Hồng được tạo thành bởi 3 nhánh sơng chính: Sơng Đà, sơng Thao và sông Lô. Tổ hợp cạn được xác định những năm có dịng chảy cạn nhất (bất lợi về cấp nước nhất) trên 3 nhánh sơng và dịng chính sơng Hồng.
Để phản ánh khách quan việc gặp gỡ dòng chảy cạn giữa các năm trên các tuyến thuộc hệ thống sơng Hồng, chuỗi số liệu dịng chảy trung bình tháng trong 52 năm từ 1960-2011 đã được sử dụng để tính tốn. Nghiên cứu và phân tích sự gặp gỡ dịng chảy giữa các tuyến theo các thời gian được thực hiện theo chu kỳ thời gian: năm thủy văn, mùa cạn, 3 tháng liên tục cạn nhất và 1 tháng cạn nhất.
Các vị trí đại diện tính tốn tổ hợp cạn hệ thống sơng Hồng gồm:
- Nhánh sông Đà: Số liệu được dùng gồm lưu lượng trung bình ngày, lưu lượng trung bình tháng thực đo tại trạm Hịa Bình từ 1961-2011.
- Nhánh sơng Thao: Số liệu được dùng gồm lưu lượng trung bình ngày, lưu lượng trung bình tháng trạm thủy văn Yên Bái từ 1960-2011.
- Nhánh sông Lô: . Số liệu được dùng gồm lưu lượng trung bình ngày, lưu lượng trung bình tháng thực đo tại trạm thủy văn Vụ Quang từ năm 1960-2011.
- Dịng chính sơng Hồng: trạm thủy văn Sơn Tây và Hà Nội. Số liệu được dùng gồm lưu lượng trung bình ngày, lưu lượng trung bình tháng từ năm 1960- 2011.
2.2.2. Đánh giá sự đồng bộ về thời gian xuất hiện dòng chảy cạn trên các nhánh sông.
Chỉ tiêu đánh giá sự đồng bộ được xác định dựa vào thời gian xuất hiện đặc trưng dịng chảy cạn trên mỗi nhánh sơng. Nếu thời gian xuất hiện đặc trưng dịng chảy cạn trên 2 nhánh sơng trùng nhau, ta xem năm đó là đồng bộ. Nếu khơng trùng nhau coi là không đồng bộ. Đối với tổ hợp 3 nhánh sông thượng lưu: sông Đà, sông Thao, sơng Lơ nếu 2/3 nhánh có thời gian xuất hiện đặc trưng dịng chảy cạn trùng nhau thì coi là khá đồng bộ, nếu 3/3 nhánh có thời gian xuất hiện đặc trưng dịng chảy cạn trùng nhau thì coi là rất đồng bộ, cịn lại coi là khơng đồng bộ. Xét tổ hợp 3 nhánh sơng thượng lưu và dịng chính sơng Hồng, nếu 2 nhánh sơng thượng lưu có thời gian xuất hiện đặc trưng dịng chảy cạn trùng với dịng chính sơng Hồng thì được đánh giá là khá đồng bộ; nếu 3 nhánh sơng có thời gian xuất hiện đặc trưng dòng chảy cạn trùng với dịng chính sơng Hồng thì ta xem năm đó xuất hiện rất
đồng bộ, khơng trùng thời gian hoặc chỉ có 1 nhánh sơng trùng thời gian thì ta xét khơng đồng bộ.
Đặc trưng dòng chảy cạn xét ở đây gồm: lưu lượng trung bình ba tháng nhỏ nhất (3Tmin) và lưu lượng trung bình tháng nhỏ nhất (Tmin).
Như vậy để đánh giá sự đồng bộ về thời gian xuất hiện trên các nhánh sơng, và dịng chính sơng Hồng cần thống kê thời gian xuất hiện và giá trị dòng chảy tháng nhỏ nhất, 3 tháng liên tục nhỏ nhất theo tài liệu thực đo 1960-2011 tại các nhánh sông Đà tại trạm Hịa Bình, sơng Thao tại trạm Yên Bái, sông Lô tại Vụ Quang và dịng chính sơng Hồng tại Sơn Tây.
Bảng 2. 3. Thời gian xuất hiện đặc trƣng dịng chạy cạn tại các tuyến sơng Đà, Thao, Lô và hạ lƣu Hồng.
Sông Sông Đà Sông Thao Sông Lô Sông Hồng
Trạm Hịa Bình n Bái Vụ Quang Sơn Tây
Đặc trƣng 3Tmin
Tmin 3Tmin Tmin 3Tmin Tmin 3Tmin Tmin
Năm thủy văn BĐ KT BĐ KT BĐ KT BĐ KT
1960-1961 3 5 3 1 3 1 1 3 2 1 3 2 1961-1962 2 4 4 2 4 3 2 4 3 2 4 3 1962-1963 3 5 4 3 5 4 1 3 1 2 4 4 1963-1964 2 4 4 2 4 3 1 3 3 2 4 3 1964-1965 2 4 3 2 4 3 1 3 3 2 4 3 1965-1966 3 5 4 2 4 3 2 4 3 3 5 3 1966-1967 2 4 3 3 5 3 2 4 3 2 4 3 1967-1968 2 4 3 1 3 3 1 3 2 1 3 3 1968-1969 2 4 4 2 4 3 2 4 3 2 4 3 1969-1970 2 4 3 2 4 3 1 3 3 2 4 3 1970-1971 2 4 3 2 4 3 1 3 3 2 4 3 1971-1972 2 4 3 2 4 3 2 4 4 2 4 3 1972-1973 2 4 3 2 4 4 12 2 1 1 3 2 1973-1974 2 4 3 2 4 3 2 4 4 2 4 4 1974-1975 2 4 3 2 4 3 1 3 2 1 3 3 1975-1976 2 4 3 1 3 3 1 3 1 1 3 3
Sông Sông Đà Sông Thao Sông Lô Sông Hồng
Trạm Hịa Bình Yên Bái Vụ Quang Sơn Tây
Đặc trƣng 3Tmin
Tmin 3Tmin Tmin 3Tmin Tmin 3Tmin Tmin
Năm thủy văn BĐ KT BĐ KT BĐ KT BĐ KT
1976-1977 2 4 3 2 4 3 2 4 3 2 4 3 1977-1978 2 4 4 2 4 4 2 4 3 2 4 4 1978-1979 2 4 4 2 4 3 2 4 3 2 4 3 1979-1980 2 4 4 2 4 3 2 4 3 2 4 3 1980-1981 2 4 3 2 4 3 12 2 2 1 3 2 1981-1982 3 5 3 3 5 3 3 5 3 3 5 3 1982-1983 3 5 4 3 5 4 2 4 4 2 4 4 1983-1984 2 4 4 2 4 3 2 4 3 2 4 3 1984-1985 2 4 3 1 3 3 1 3 2 1 3 3 1985-1986 2 4 3 1 3 3 1 3 3 1 3 3 1986-1987 3 5 4 3 5 4 2 4 3 2 4 4 1987-1988 2 4 4 2 4 4 2 4 4 2 4 4 1988-1989 11 1 1 1 3 2 12 2 2 12 2 1 1989-1990 1 3 1 12 2 2 12 2 1 12 2 1 1990-1991 2 4 3 2 4 3 2 4 4 2 4 3 1991-1992 3 5 4 2 4 4 2 4 4 2 4 4 1992-1993 2 4 3 2 4 3 1 3 3 2 4 3 1993-1994 2 4 4 1 3 3 2 4 3 2 4 3 1994-1995 2 4 4 3 5 4 2 4 4 2 4 4 1995-1996 2 4 2 1 3 2 12 2 2 1 3 2 1996-1997 1 3 2 1 3 2 1 3 2 1 3 2 1997-1998 2 4 3 2 4 3 1 3 3 1 3 2 1998-1999 2 4 3 2 4 2 1 3 2 1 3 2 1999-2000 2 4 4 2 4 4 2 4 4 2 4 4 2000-2001 2 4 4 2 4 4 1 3 1 2 4 4 2001-2002 2 4 4 2 4 3 1 3 3 2 4 3 2002-2003 2 4 4 2 4 4 2 4 4 2 4 4 2003-2004 1 3 3 1 3 3 1 3 2 1 3 3 2004-2005 3 5 5 12 2 2 1 3 2 1 3 2 2005-2006 3 5 3 2 4 4 2 4 4 2 4 4 2006-2007 2 4 3 2 4 3 10 12 11 2 4 3
Sông Sông Đà Sông Thao Sông Lô Sông Hồng
Trạm Hịa Bình Yên Bái Vụ Quang Sơn Tây
Đặc trƣng 3Tmin
Tmin 3Tmin Tmin 3Tmin Tmin 3Tmin Tmin
Năm thủy văn BĐ KT BĐ KT BĐ KT BĐ KT
2007-2008 2 4 3 12 2 1 1 3 3 1 3 3 2008-2009 2 4 3 2 4 3 2 4 3 2 4 3
2009-2010 2 4 3 2 4 3 2 4 4 2 4 3
2010-2011 1 3 2 3 5 5 11 1 1 1 3 2
Với thời gian xuất hiện các đặc trưng dịng chảy cạn trình bày ở bảng 3.2. Xét sự đồng bộ riêng giữa từng nhánh sông Đà, sơng Thao, sơng Lơ với HDSH thì sơng Đà có sự xuất hiện đồng bộ thấp hơn cả. Đối với thời kỳ tính là 3 tháng nhỏ nhất mức độ đồng bộ chỉ đạt trên 60%, với thời kỳ tính là 1 tháng nhỏ nhất thì tỷ lệ đồng bộ chỉ đạt trên 68%. Với sông Lô tỷ lệ này đạt 72,55% và 68,63%, sông Thao là 68,63% và 84,31%.
Với tổ hợp ba nhánh sông Đà, sông Thao, sông Lô thấy rằng sự xuất hiện đồng bộ của các nhánh sông thượng nguồn hồn tồn khơng cao, chủ yếu rơi vào trạng thái khá đồng bộ với thời kỳ xét là 3 tháng nhỏ nhất và 1 tháng nhỏ nhất. Không phải hầu hết các trường hợp dòng chảy 3 tháng nhỏ nhất xuất hiện khá đồng bộ thì dịng chảy 1 tháng min cũng xuất hiện đồng bộ tương ứng trên các tuyến và ngược lại. Nhánh sông Đà và sơng Thao có sự xuất hiện đồng bộ cao hơn cả. Khoảng gần 70% số năm hai nhánh Đà- Thao xuất hiện dòng chảy 3 tháng liên tục nhỏ nhất và 1 tháng nhỏ nhất đồng thời gian. Trong 51 năm xét chỉ có 5 năm khơng đồng bộ với thời kỳ 3 tháng nhỏ nhất và 4 năm với thời kì xét là 1 tháng nhỏ nhất. Những năm còn lại hoặc 2/3 nhánh sông cùng xuất hiện các đặc trưng dòng chảy cạn (khá đồng bộ chiếm tỷ lệ 54,9%) hoặc cả 3 nhánh sơng xuất hiện đồng thời các đặc trưng dịng chảy cạn (rất đồng bộ chiếm tỷ lê 35,29%).
Nếu xét thêm dịng chính sơng Hồng tại trạm Sơn Tây, mức độ đồng bộ có sự thay đổi nhỏ, số năm không đồng bộ giữa 4 nhánh sông là 05 năm, số năm xuất hiện mức độ rất đồng bộ giảm còn 15 năm với thời kỳ xét là 3 tháng nhỏ nhất, 10 năm với thời kỳ xét là 1 tháng nhỏ nhất. Còn lại là mức độ khá đồng bộ chiếm tỷ lệ
lớn nhất.
Bảng 2. 4. Năm xuất hiện trạng thái rất đồng bộ giữa các tuyến sông Tuyến sông Đà – Thao – Lô Đà – Thao – Lô – Hồng Tuyến sông Đà – Thao – Lô Đà – Thao – Lô – Hồng Thời kỳ xét 3 Tmin Tmin 3 Tmin Tmin
1961-1962 Rất đồng bộ 1964-1965 Rất đồng bộ Rất đồng bộ 1966-1967 Rất đồng bộ Rất đồng bộ 1968-1969 Rất đồng bộ Rất đồng bộ 1969-1970 Rất đồng bộ 1970-1971 Rất đồng bộ Rất đồng bộ 1971-1972 Rất đồng bộ Rất đồng bộ 1973-1974 Rất đồng bộ Rất đồng bộ 1976-1977 Rất đồng bộ Rất đồng bộ Rất đồng bộ Rất đồng bộ 1977-1978 Rất đồng bộ Rất đồng bộ 1978-1979 Rất đồng bộ Rất đồng bộ