Phân tích mùa dòng chảy theo tiêu chuẩn vượt trung bình dựa trên số liệu dòng chảy thực đo của trạm thủy văn Sơn Giang cho thấy trên LVS Trà Khúc mùa lũ 3 tháng từ tháng IX đến hết tháng XII còn mùa kiệt kéo dài 9 tháng từ tháng I đến hết tháng IX năm sau. Tuy nhiên tính ổn định của mùa dòng chảy nêu trên chỉ là tương đối vì trong chuỗi năm thực tế cũng có một số năm mùa lũ đến sớm hơn từ tháng IX và kéo dài 4 tháng đến hết tháng XII.
Do độ dốc của lưu vực và lòng sông khá lớn ở thượng lưu, vùng trung lưu lại tương đối ngắn nên lũ của sông Trà Khúc tập trung tương đối nhanh hơn sông ở một số vùng khác. Trong mùa kiệt lượng nước của sông chủ yếu do nước ngầm cung cấp nên tương đối ổn định, các thời kỳ kiệt nhất trong sông thường xuất hiện ở các tháng III, IV hoặc VII, VIII. Trong hai tháng V và VI thường có lũ tiểu mãn do mưa ở một số vùng ở thượng lưu gây nên.
2.2.3.2 Các đặc trưng tài nguyên nước mặt Dòng chảy năm và phân phối dòng chảy
Các đặc trưng dòng chảy năm tại trạm thủy văn Sơn Giang và lượng dòng chảy năm tính đến một số vị trí trên sông Trà Khúc như bảng 2-8.
Bảng 2-8. Các đặc trưng dòng chảy năm trung bình nhiều năm tại trạm thủy văn Sơn Giang và một số vị trí trên dòng chính sông Trà Khúc TT Lưu vực Trà Khúc tính đến vị trí Diện tích lưu vực (km2) Q0 (m3/s) M0 (l/s.km2) W0 (tỷ m3) 1 Trạm Sơn Giang 2706 204,2 75,4 6,440 2 Đập Thạch Nham 2850 215,8 75,7 6,798 3 Trạm Trà Khúc 3182 238,8 75,0 7,522 4 Toàn bộ lưu vực 3337 242,2 72,5 7,629
Ghi chú: tại Sơn Giang tính theo năm thủy văn, số liệu thực đo (1979-2010), các vị
trí trên sông Trà Khúc hiệu chỉnh từ dòng chảy tại Sơn Giang dựa theo tỷ lệ chênh lệch diện tích lưu vực và chênh lệch lượng mưa năm.
Các đặc trưng thống kê dòng chảy năm và lượng dòng chảy năm thiết kế tại trạm thủy văn Sơn Giang tính theo số liệu thực đo như bảng 2-9.
Bảng 2-9. Các đặc trưng thống kê dòng chảy năm và lượng dòng chảy năm thiết kế trạm thủy văn Sơn Giang ( theo năm thủy văn)
Đặc trưng thống kê đường tần suất Lưu lượng thiết kế Qp%(m3/s)
Qbq (m3/s) Cv Cs P=25 % P=50% P=85%
204,2 0,37 0,60 250 197 127
Phân phối dòng chảy năm (PPDC) dạng bình quân và PPDC năm với tần suất thiết kế P=85% tại trạm thủy văn Sơn Giang như trong bảng 2-10. Kết quả PPDC năm thiết kế trong bảng trên tính theo phương pháp năm đại biểu với năm đại biểu chọn năm 1994-1995 có lượng dòng chảy năm và lượng dòng chảy mùa cạn gần với lượng dòng chảy thiết kế.
Bảng 2-10. Dạng phân phối dòng chảy năm tại trạm thủy văn Sơn Giang Q (m3/s)
Tháng X XI XII I II III IV V VI VII VIII IX Năm
PPDC dạng binh quân 476 718 435 176 99,0 66,1 53,5 76,2 79,2 59,1 66,6 137 203 PPDC (P=85%) 324 337 332 111 92,4 49,1 32,3 29,5 30,0 36,2 46,9 106 127 Tỷ lệ % 21,6 21,7 22,1 7,38 5,56 3,27 2,09 1,97 1,94 2,42 3,12 6,81 100 W mùa Wmùalũ =2.629 tr.m3 ( 66%) W mùa kiệt = 1.388 tr.m3 (34%) 127
Đài KTTV Trung Trung Bộ [21] đã nghiên cứu xây dựng bản đồ lớp dòng chảy năm Yo (mm) cho các lưu vực sông tỉnh Quảng Ngãi trong đó có lưu vực sông Trà Khúc kết quả biểu thị trong hình 1, PL 1. Phân tích trên bản đồ cho thấy vùng thượng lưu lưu vực Trà Khúc có lớp dòng chảy năm từ 2200-2500 mm và khu vực hạ lưu có lớp dòng chảy năm 1600-1800 mm .
Dòng chảy lũ lớn nhất
Đặc trưng thống kê đường tần suất (ĐTS) lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất trạm thủy văn Sơn Giang và lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất ứng với các tần suất thiết kế tính toán theo chuỗi số liệu quan trắc của trạm (1979-2010) được tính như bảng 2-11.
Bảng 2-11.. Các đặc trưng thống kê ĐTS lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất và lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất thiết kế tại Sơn Giang
Đặc trưng thống kê đường tần suất Qmax Lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất thiết kế Qmaxp% (m3/s)
Qmax bq (m3/s) Cv Cs P = 0,1 % P = 1% P = 5% 6.859 0,6 1,5 28.380 20.560 14.880 Lũ chính vụ có đỉnh lũ lớn xuất hiện trong tháng X và XI thường kéo dài từ 5 đến trên 10 ngày với lưu lượng từ 2.000 đến trên 10.000 m3/s. Lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất trong chuỗi số thực đo 32 năm từ 1979-2010 là 18.300 m3/s xảy ra năm 1986. Các năm xảy ra lũ lớn khác là năm 1999 có Qmax là 10.700 m3/s, năm 1998 và 1996 có Qmax là 10.100 m3/s. Dòng chảy nhỏ nhất Mùa kiệt ở LVS Trà Khúc có thể chia thành 2 thời kỳ: - Thời kỳ thứ nhất: từ tháng I đến tháng V, trong đó tháng kiệt nhất thường xuất hiện trong tháng IV.
- Thời kỳ thứ hai: từ tháng VI đến tháng VII hoặc tháng IX trong đó tháng kiệt nhất thường xuất hiện trong tháng VII hoặc tháng VIII.
Các đặc trưng thống kê lưu lượng tháng nhỏ nhất (Qthang min) và lưu lượng ngày nhỏ nhất (Qngàymin) tại trạm Sơn Giang như bảng 2-12.
Bảng 2-12. Các đặc trưng thống kê Qthang min và Qngàymin và lưu lượng dòng chảy nhỏ
nhất thiết kế tại Sơn Giang (1997-2000) Đặc trưng thống kê Q p(%) ( m3/s) tại Sơn Giang Đặc trưng Q bq (m3/s) Cv Cs 50% 75% 90% Qtháng min 43,0 0,32 1,07 40,5 32,8 27,8 Qngày min 29,7 0,31 0,7 28,6 23,7 18,8
Lưu lượng và tổng lượng dòng chảy các tháng mùa kiệt trung bình nhiều năm tại trạm thủy văn Sơn Giang như bảng 2-13.
Bảng 2-13. Lưu lượng, tổng lượng dòng chảy trung bình các tháng mùa kiệt tại Sơn Giang [21]
Tháng
Đặc trưng I II III IV V VI VII VIII IX Mùa kiệt
Qtb (m3/s) 176,2 98,2 67,0 52,0 74,1 73,8 58,0 70,4 138,9 89,9 W (106m3) 471,9 239,7 179,5 134,8 198,5 191,3 155,3 188,6 360,0 2120 QminTB 112,8 71,8 48,6 37,0 37,9 40,0 37,3 35,7 46,3 51,9
Trong các tháng mùa kiệt tính trung bình trong nhiều năm thì tháng I là tháng có lượng dòng chảy dồi dào nhất, vì là tháng đầu mùa cạn lượng nước ngầm trên lưu vực còn rất lớn. Thời kỳ dòng chảy cạn kiệt nhất trong năm trên sông Trà Khúc xuất hiện vào tháng IV đến tháng IX, nhưng tập trung chủ yếu vào tháng VIII. Tháng IX là tháng chuyển tiếp từ mùa kiệt sang mùa lũ nên vào thời gian đầu đến giữa tháng dòng chảy thường ở mức rất thấp. Vì vậy, trong một số năm lưu lượng dòng chảy nhỏ nhất năm đã xảy ra vào tháng IX.
Trong mùa cạn vào tháng V, VI hàng năm thường có sự hoạt động của dải hội tụ nhiệt đới là nguyên nhân gây ra lũ trong mùa cạn thường gọi là lũ tiểu mãn. Lũ tiểu mãn thường ở mức độ trung bình, tuy nhiên có một số năm cũng xuất hiện lũ tiểu mãn với cường độ khá lớn, thí dụ như năm 1986 có đỉnh lũ tại Trà Khúc lên đến 4,87m ở dưới mức báo động 2 (BĐ2) là 0,13m ; năm 2004 đỉnh lũ tại Trà Khúc đạt mức 5,33m trên BĐ2 0,33m. Khả năng xuất hiện lũ tiểu mãn đạt từ mức BĐ1 trở lên trong tháng V, VI từ 1977-2010 trên sông Trà Khúc như bảng 2-14.
Bảng 2-14. Khả năng xuất hiện lũ tiểu mãn đạt từ mức BĐ1 trở lên trong tháng V, VI từ 1977-2010 trên sông Trà Khúc [21]
Tháng V VI Tổng
Số trận lũ 3 3 6
Tỷ lệ (%) 8,8 8,8 17,6
Ghi chú: thống kê theo mức báo động mới
Như vậy trong 34 năm 1977-2010 xuất hiện tổng cộng 6 trận lũ tiểu mãn đạt từ
mức BĐ1 trở lên, chiếm 17,6%. Trong 6 trận lũ này chỉ có 1 trận đạt trên mức BĐ2 (tháng VI/2004). Nhìn chung lũ tiểu mãn trên sông Trà Khúc có lợi nhiều hơn có hại do nó bổ sung một lượng nước đáng kể cho dòng chảy các sông đang ở thời kỳ cạn kiệt, tạo điều kiện thuận lợi cho sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp và các ngành kinh tế - xã hội khác.
2.2.3.3 Đánh giá tài nguyên nước mặt
Theo mô đuyn dòng chảy năm bình quân nhiều năm M0 (l/s.km2)
Dòng chảy năm trung bình nhiều năm sản sinh trên lãnh thổ nước ta có mô đuyn dòng chảy phần lớn biến đổi từ 10~80 l/s.km2, trung bình toàn quốc là 30
l/s.km2. Các sông có M0ở cận dưới thuộc loại hiếm nước và ở cận trên là giàu nước. Nếu dựa trên phân cấp M0 của LVS đểđánh giá mức độ nguồn nước như bảng 2-15 thì LVS Trà Khúc có M0 tới 70,8 l/s.km2 thuộc loại giàu nước.
Bảng 2-15. Đánh giá tài nguyên nước theo mô đuyn dòng chảy M0
TT Phạm vi của M0 Mức đánh giá tài nguyên nước
1 < 10 l/s.km2 Hiếm nước 2 Từ 10 l/s.km2 đến < 20 l/s.km2 Thiếu nước 3 Từ 20 l/s.km2 đến < 40 l/s.km2 Đủ nước
4 Từ 40 l/s.km2 đến < 60 l/s.km2 Tương đối giàu nước 5 Từ 60 l/s.km2 đến 80 l/s.km2 Giàu nước
Dựa trên lượng nước mặt bình quân đầu người
Theo tổ chức Khí tượng thế giới lượng nước bình quân đầu người của thế giới là 7.000 m3/người.năm. Các quốc gia thiếu nước có lượng nước bình quân đầu người nhỏ
hơn 4.000 m3/người/năm. Các quốc gia hiếm nước có lượng nước bình quân đầu người nhỏ hơn 2.000 m3/người/năm.
Lưu vực sông Trà Khúc có tổng lượng dòng chảy mặt là 7,629 tỷ m3/năm. Với số dân 663.605 người thì lượng nước mặt trung bình trên 1 đầu người của lưu vực sẽ là 11.496 m3/người/năm. Đây là một con số rất lớn, vượt trên mức trung bình của thế giới tới 2,8 lần cho thấy lượng nước mặt của lưu vực mà con người có thể khai thác sử dụng là rất lớn. Về mùa kiệt, tổng lượng dòng chảy mặt theo kết quả tính ở bảng 2-10 bằng 34 % tổng lượng dòng chảy mặt trong năm, tương 2,594 tỷ m3. Vậy lượng nước mặt bình quân đầu người trong 9 tháng mùa kiệt là 3.909 m3/năm.
Theo 1 đơn vị diện tích đất nông nghiệp (ha)
Lưu vực sông Trà Khúc theo số liệu năm 2010 có 61.210 ha đất canh tác nông nghiệp. Với tổng lượng nước mặt của cả lưu vực là 7,629 tỷ m3/năm thì lượng nước trên 1 ha diện tích đất nông nghiệp của lưu vực là 124.636 m3/ha/năm.
Bảng 2-16. Đánh giá tài nguyên nước lưu vực sông Trà Khúc dựa trên lượng nước mặt bình quân trên 1 ha đất nông nghiệp của lưu vực
Lượng nước mặt (năm) Lượng nước mặt (mùa kiệt) Lưu vực Diện tích đất nông nghiệp (ha) W (106 m3) W trên 1ha đất nông nghiệp (m3/ ha) W (106 m3) W trên 1ha đất nông nghiệp (m3/ ha) Trung và thượng lưu (từ đập Thạch Nham trở lên) 19.750 6.440 326.076 2190 110.886
Hạ lưu (Thạch Nham-
cửa sông) 41.460 6798 24.288 2311 55.748 Toàn bộ lưu vực
61.210 7.629 124.636 2594 42376
Nhận xét: LVS Trà Khúc thuộc loại giàu nước nhưđã đánh giá theo các chỉ tiêu ở trên. Tuy nhiên do nguồn nước mặt của lưu vực phân bố rất không đều theo thời gian 3 tháng mùa lũ có 70-75 % lượng nước của cả năm, còn 9 tháng mùa kiệt chỉ có 25-30% nên thiếu nước sử dụng xảy ra là điều không tránh khỏi. Vì thế, để sử dụng hiệu quả nguồn nước mặt của LVS, cần phải xây dựng các hồ chứa, đặc biệt là hồ chứa có dung tích lớn ở thượng nguồn để trữ nước trong mùa lũ và điều hòa cho sử dụng ở hạ lưu trong mùa kiệt. Hiện nay nguồn nước của sông Trà Khúc không chỉ sử dụng trên sông Trà Khúc mà còn chuyển sang cấp cho cả khu vực hạ lưu sông Vệ, đồng thời chuyển sang lưu vực sông Trà Bồng để cấp cho KCN Dung Quất và Thành phố Vạn Tường theo thiết kế lưu lượng đến 3,95 m3/s nên càng cần có thêm hồ chứa ở thượng nguồn, đặc biệt là nguồn nước bổ sung từ sông Đăkbla sang của công trình thủy điện Thượng Kon Tum.