ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG – KHÍ HẬU ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN VÀ ĐỘNG LỰC THUỶ VĂN SễNG NGềI
IV. 2 - Đặc điểm động lực thủy văn sông ngòi 4.2.1 – Khái quát chung
Quảng Ngãi có một số hệ thống sông ngòi cỡ trung bình và nhỏ, như sông Trà Khúc, sông Trà Bồng, sông Vệ, sông Trà Câu; trong đó hệ thống sông Trà Khúc và sông Vệ đóng vai trò quan trọng nhất, chi phối chế độ thuỷ văn vùng đồng bằng Quảng Ngãi. Những biến động dòng chảy và dòng bùn cát của các hệ thống sông Trà Khúc và sông Vệ có quan hệ chặt chẽ tới quá trình phát triển lòng dẫn vùng đồng bằng nói chung và tai biến xói lở bờ và bồi lấp ở cửa sông nói riêng.
Bảng 4.16: Một số hệ thống sông chính ở các tỉnh miền Trung
TT Tên sông Tỉnh Diện tích lưu
vực (103 km2) Tổng lượng nước ( tỷ m3)
1 Mã Thanh Hóa 28.49 15.76
2 Cả Nghệ An 27.20 19.46
3 Ngàn Sâu Hà Tĩnh 3.21 6.00
4 Nhật Lệ Quảng Bình 2.64 2.60
5 Gianh Quảng Bình 4.68 4.90
6 Thạch Hãn Quảng Trị 2.66 2.00
7 Hương Thừa Thiên 2.96 6.40
8 Thu Bồn Quảng Nam 10.35 18.90
9 Trà Khúc Quảng Ngãi 3.19 7.10
10 Vệ Quảng Ngãi 1.26 2.51
11 Trà Bồng Quảng Ngãi 0.69 1.33
12 Trà Câu Quảng Ngãi 0.44 0.52
11 Côn Bình Định 2.98 2.00
12 Ba (Đà Rằng) Phú Yên 13.90 10.30
13 Cái Nha Trang Khánh Hòa 1.90 2.30
14 Cái Phan Rang Ninh Thuận 3.40 2.40
15 Cái Phan Thiết Bình Thuận 1.05 0.50
Bảng 4.16 trên đây so sánh một số hệ thống sông ngòi ở Quảng Ngãi và ở các tỉnh ven biển miền Trung. Khái quát đặc điểm thuỷ văn các hệ thống sông ngòi ở Quảng Ngãi và những hệ thống sông tương tự cho chúng ta hiểu tổng quan chung về bức tranh sông ngòi ở miền Trung nước ta.
Các sông ở Quảng Ngãi được xếp vào loại sông có diện tích lưu vực cỡ trung bình và nhỏ (lưu vực F < 3500km2), với tổng lượng dòng chảy hàng năm của bốn con sông ở tỉnh Quảng Ngãi khoảng 11,45 tỷ m3. Trong đó sông Trà Khúc có trò quan trọng nhất, đóng góp tới 62% lượng nước mặt. Chế độ thuỷ văn trên sông Trà Khúc phản ảnh mối quan hệ điển hình giữa các yếu tố mưa – dòng chảy và điều kiện địa hình vùng sườn núi ở khu vực Quảng Ngãi. Dưới đây, là một số phân tích và đánh giá đặc điểm dòng chảy trong sông Trà Khúc như một đại diện về thuỷ văn sông ngòi ở Quảng Ngãi nói riêng và khu vực ven biển miền Trung nói chung. Một lý do liên quan đến sự lựa chọn này là sự thiếu hụt các chuỗi số liệu quan trắc thuỷ văn nhiều năm trên các hệ thống sông suối nhỏ khác nằm trong khu vực nghiên cứu.
4.2.2 - Đặc điểm dòng chảy trong sông Trà Khúc
Đặc điểm chung của dòng chảy trong sông thiên nhiên là dòng chảy rối do sự xuất hiện của lưu tốc mạch động. Trên sông Trà Khúc có hiện tượng chảy vòng phổ biến thể hiện qua sự uốn khúc của dòng sông với những đỉnh cong lớn ở vùng đồng bằng Quảng Ngãi.
Bảng 4.17: Phân phố lưu lượng dòng chảy năm (Q, m3/s) trên sông Trà Khúc Thời đoạn 1978 - 1998 Suất
đảm Tháng
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
P=75 87,3 47,1 31,6 22,3 30,8 41,8 35,3 96,5 54 479 695 239 P=50 144,8 86,9 58,9 45,9 63,9 75,0 58,4 58,6 106,3 471,4 671,5 369,3 P=25 95,8 68 51,1 36,9 57,1 61,5 60,7 55,2 66,1 756 673 247 Lưu lượng bình quân năm của sông Trà Khúc là 225 m3/s. Tổng lượng nước hàng năm của lưu vực sông Trà Khúc khá lớn, chỉ tính đến tuyến đập Thạch Nham đã lên tới đến 5.554 x 106 m3 trong đó phần sinh ra trên lưu vực thuộc tỉnh Kon Tum là 2.399 x106 m3 (chiếm 43%), phần sinh ra trên lãnh thổ tỉnh Quảng Ngãi là 3.155 x 106 m3 (chiếm 57%). Mùa lũ kéo dài từ tháng 10 đến tháng 12, mùa kiệt kéo dài từ tháng 1– 9, xen lẫn là thời kỳ lũ tiểu mãn xuất hiện vào các tháng 5 - 6 và tháng 9. Tháng dòng chảy lớn nhất là tháng 11, tháng dòng chảy nhỏ nhất là tháng 4.
Biến đổi dòng chảy trong sông Trà Khúc giữa các tháng và giữa các mùa rất khác nhau. Dòng chảy mùa lũ biến động mạnh, kể cả thời kỳ lũ tiểu mãn, do sự
biến đổi của thời tiết và các nhiễu động front khí quyển gây mưa lớn. Trong mùa kiệt dòng chảy ổn định hơn nhờ có nguồn nước ngầm chi phối dòng chảy sông ngòi, trong khi lượng mưa trên lưu vực giảm xuống thấp. Biên độ dòng chảy lũ phù hợp với tính tập trung nước nên trên lưu vực sông Trà Khúc thường xuất hiện các tai biến đặc biệt như lũ quét, trượt lở, cát chảy vv...
Bảng 4.18: Đặc trưng thống kê mùa lũ tại trạm Sơn Giang (sông Trà Khúc) Thời đoạn 1979 - 1998 Lũ tiểu mãn, tháng V - VI Lũ chính vụ, tháng X- XII
Σ Q (m3/s) Cv Cs Σ Q (m3/s) Cv Cs
138,9 0,38 0,95 1539,1 0,48 1,10
Dòng chảy mùa lũ chính trong thời gian 3 tháng (tháng 10 - 12) chiếm 66 - 75% tổng lượng dòng chảy cả năm. Theo tài liệu quan trắc nhiều năm, Môdun dòng chảy trung bình lớn nhất là 1,52 m3/s.km2. Mùa kiệt kéo dài trong 9 tháng và dòng chảy mùa kiệt khá nhỏ; lượng nước mùa kiệt chiếm 25- 34 % tổng lượng nước cả năm, nhỏ hơn hai lần so với mùa lũ.
4.2.3- Nhận xét về một số trận lũ điển hình trong 5 năm gần đây trên các sông ở Quảng Ngãi
Trong 5 năm gần đây diễn biến mưa - lũ trong khu vực tỉnh Quảng Ngãi rất phức tạp. Các đặc trưng của mưa - lũ là các đại lượng ngẫu nhiên; trong mỗi mùa, mỗi trận lũ đều có những nét riêng biệt về nguyên nhân hình thành, quy mô thời gian lũ và cường suất lũ. Những trận lũ khá điển hình trong thời gian 5 năm (1996 - 2000) cho thấy đặc điểm, qui mô và nguyên nhân hình thành lũ rất khác nhau (bảng 4.19).
1- Nguyên nhân hình thành và đặc điểm các trận lũ: do sự kết hợp của các hình thế gây mưa lớn (như bão, áp thấp nhiệt đới, hội tụ niệt đới, không khí lạnh, trường gió đông).
Những trận lũ này có đặc điểm như sau
- Quy mô lũ rất lớn và đặc biệt lớn là hai trận lũ liên tiếp từ 1- 7/XI và 1- 7/XII/1999. Lũ có nhiều đỉnh và kéo dài trong thời gian nhiều ngày, đặc biệt là thời gian duy trì mực nước cao (xấp xỉ báo động 3 trở lên) đối với 2 trận lũ năm 1999 trên các sông Vệ và sông Trà Khúc kéo dài từ 2 - 3 ngày.
- Về biên độ lũ, nếu so với mực nước trung bình đầu mùa thì lớn, nhưng trong tính toán do mực nước chân lũ cao nên biên độ lũ không lớn (xấp xỉ giá trị trung bình). Cường suất lũ trung bình, tuy nhiên khoảng thời gian lũ lên của các đỉnh riêng biệt đều có cường suất lớn.
Nói chung tính chất và diễn biến các trận lũ điển hình rất phức tạp, có sức tàn phá rất lớn. Lượng mưa gây lũ tính toán trong bảng 4.19 là lượng mưa bình quân lưu vực, trong thực tế các trạm đo mưa ở miền núi lớn hơn rất nhiều. Cụ thể trận lũ ngày 1 - 7/XII/1999; Tổng lượng mưa đo được ở một số trạm miền núi như
sau: Sơn Giang 1913mm, Trà Bồng 1160mm, Ba Tơ 2183mm, Minh Long 1966mm và mưa lớn tập trung trong 3 ngày (3 - 5/XII/1999).
2- Chu kỳ và tần suất lũ
Do chuỗi số liệu còn quá ngắn, trên đường lũy tích hiệu số mực nước lớn nhất chưa thể hiện được 1 chu kỳ trọn vẹn, nên chưa xác định được cụ thể 1 chu kỳ dòng chảy là bao nhiêu, nhưng biểu hiện được trong 5 năm gần đây (1996 - 2000) là những năm nước lớn, mực nước cao nằm trong thời kỳ nhiều nước. ở đây chỉ tính tần suất mực nước cao nhất của các trận lũ (P%) và độ lặp lại (N) của chúng. Kết quả tính toán ghi kết hợp trong bảng đặc trưng các trận lũ.
Theo kết quả tính được, trừ trận lũ đặc biệt lớn ngày 1- 7/XII/1999 có tần suất nhỏ (từ 3 - 6%) với độ lặp lại khoảng trên 30 năm, còn lại đều có tần suất lớn và độ lặp lại từ 2 ÷ 10 năm, trong khi các trận lũ này đều có quy mô từ lớn đến rất lớn. Đồng nghĩa với nguy cơ tàn phá của lũ gần như thường xuyên đối với khu vực tỉnh Quảng Ngãi. Như vậy cần thiết phải có nhiều biện pháp phòng tránh nhằm giảm thiểu thiệt hại do thiên tai lũ lụt gây ra.
4.2.4 - Dòng chảy bùn cát và Động lực biến hình lòng dẫn vùng hạ lưu sông Trà Khúc
Sông Trà Khúc cũng giống như các sông khác ở miền Trung, có khối lượng dòng bùn cát khá thấp so với các sông ở đồng bằng Bắc Bộ. Độ đục trung bình ở sông suối Quảng Ngãi vào khoảng 90- 125g/m3, tương đương đối nhỏ so với độ đục sông ngòi Bắc Bộ. Dòng bùn cát chảy tập trung chủ yếu vào các tháng mùa lũ với lưu lượng bùn cát (R) và trị số độ đục (ρ) cao nhất trong hai tháng X- XI (bảng 4.20). Dòng bùn cát sông ngòi tham gia trực tiếp vào quá trình phát triển lòng dẫn ở vùng hạ lưu rất mạnh mẽ, thông qua hai quá trình trái ngược nhau là bồi tụ và xói lở. Cường độ xói lở – bồi tụ thể hiện qui mô tốc độ và tính chất phát triển của một dòng sông, nếu không nó chỉ còn là một hồ chết hay dòng sông đang suy thoái mà thôi.
Bảng 4.20 : Đặc trưng dòng bùn cát lơ lửng trên sông Trà Khúc và sông Vệ Trạm,
Sông
Đặc trưng
Trị số trung bình tháng
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
SơnGiang
Trà Khúc R,kg/s 2.30 1.10 1.20 0.70 3.20 2.90 2.20 2.30 17.6 80.6 110 36.5 21.7 ρ,g/m3 15.4 12.7 19.3 14.5 48.9 45.5 39.9 41.4 162 212 162 105 124 An Chỉ
SôngVệ
R,kg/s 0.50 0.20 0.30 0.10 0.50 0.30 0.10 0.10 0.50 24.6 32.3 5.70 5.43 ρ,g/m3 10.2 10.2 15.2 6.7 30.4 16.5 6.1 8.7 20.8 170 140 38.8 92.5 Một phương pháp nghiên cứu biến hình lòng dẫn và tính toán độ ổn định của lòng dẫn sông ngòi là phân tích trị số lưu lượng tạo lòng (Qtl). Lưu lượng tạo lòng là trị số lưu lượng đặc trưng của mỗi đoạn sông mà khi xuất hiện lưu lượng dòng chảy xấp xỉ trị số đó thì lòng dẫn biến đổi mạnh mẽ do hiện tượng di cư bùn cát với khối lượng lớn. Theo tính toán của các chuyên gia thuộc trường Đại học Thuỷ lợi Hà Nội, lưu lượng tạo lòng của đoạn sông Trà Khúc từ khu vực thị
xã Quảng Ngãi tới cửa sông có giá trị Qtl = 1400m3/s. Với trị số Qtl được xác định, việc tính toán kích thước ổn định (B, H) của lòng dẫn được thực hiện theo công thức sau:
- Chiều rộng ổn định: 0,2 5 , 0
J
AQ
B =
- Độ sâu ổn định: [ ].J 3/11 n . Q
5 , 0
H = η2
Trong đó :
Q: lưu lượng tạo lòng
J: độ dốc mặt nước ứng với lưu lượng tạo lòng A: hệ số (biến đổi từ 1,1 – 1,7)
n: độ nhám mặt đáy
η: hệ số quan hệ hình dạng lòng sông (với sông Trà Khúc η= 2,75)
Kết quả tính kích thước ổn định cho đoạn sông Trà Khúc từ thị xã Quảng Ngãi – cửa Đại thì chiều rộng (B) thay đổi từ 460 – 580m ứng với độ sâu tính toán (H) từ 5,83- 6,85m. Trong thực tế, đoạn sông này rộng nhưng khá nông, phát triển nhiều bãi cát bồi giữa lòng dẫn. Đoạn cuối này của sông Trà Khúc phát triển theo kiểu một lòng dẫn chính bên cạnh các lòng dẫn phụ nằm giữa các bãi bồi di động, nên ít có khả năng ổn định. Vì vậy, có thể khẳng định đoạn hạ lưu sông Trà Khúc từ thị xã Quảng Ngãi tới cửa Đại nằm trong trạng thái không ổn định bởi hiện tượng đổi hướng chảy khi uốn khúc, gây ra xói lở và bồi tụ hai bên bờ sông.
• Kết luận chương IV
Khu vực ven biển Quảng Ngãi thừa hưởng chế độ khí hậu nhiệt đới gió mùa rất đặc trưng ở Trung Bộ Việt Nam vừa có đặc thù riêng của kiểu khí hậu vùng sườn núi cao và kiểu khí hậu Hải dương ôn hoà. Lượng mưa hàng năm ở Quảng Ngãi tương đối lớn và mưa chủ yếu trong hai tháng X- XI, nên nước có khả năng tập trung nhanh, gây ra lũ lớn ở vùng đồng bằng.
Thời gian mưa – lũ trùng với thời kỳ hoạt động của bão, ATNĐ và các dạng thời tiết đặc biệt gây mưa lớn khác đã tạo ra mùa mưa – lũ rất phức tạp trên các hệ thống sông ngòi ở Quảng Ngãi. Những biến động thời tiết trong những năm gần đây đã gây ra những trận mưa- lụt rất lớn, chứng tỏ tính chất khốc liệt của dòng chảy lũ trên sông ngòi Quảng Ngãi đã góp phần không nhỏ vào các loại tai biến xói lở, trượt lở bờ sông bờ biển và bồi lấp lòng dẫn cửa sông.
Những trận mưa đặc biệt lớn vào cuối năm 1999 diễn ra không chỉ ở Quảng Ngãi, mà còn ở hầu hết các tỉnh ven biển miền Trung nước ta sau một thời kỳ khô hạn kéo dài. Đây là những diễn biến khí tượng - thuỷ văn bất thường trong
chu kỳ hoạt động của hiện tượng El Nino (pha khô hạn) và sau đó là La Nina (pha nhiều nước) trong những năm 1996- 2000.
Trong thời kỳ hiện nay (năm 2002) đang có dấu hiệu của chu kỳ khô hạn, vì vậy cần cảnh giác với chu kỳ mưa lớn (pha nhiều nước) có thể xẩy ra trong những năm tới. Nhân dân Quảng Ngãi đã từng đối mặt và phải khắc phục những hậu quả nặng nề của những trận mưa lũ rất lớn; vì vậy cần chuẩn bị những biện pháp chủ động phòng tránh lũ lớn và xử lý kịp thời các tình huống bảo vệ tài sản và tính mạng con người khi thiên tai lũ - lụt lớn xẩy ra, nhất là ở các khu vực đồng bằng thấp, ven sông và các vùng cửa sông- ven biển.
CHƯƠNG V
ĐIỀU KIỆN THUỶ - THẠCH ĐỘNG LỰC VÙNG BIỂN VEN