Tài liệu Mô phỏng quá trình ma - dòng chảy trên lu vực sông thu bồn - trạm nông sơn bằng 1dkwm- fem &scs

§¹i häc quèc gia hµ néi Tr-êng ®¹i häc khoa häc tù nhiªn §oµn m¹nh hïng Kho¸ luËn tèt nghiÖp Cö nh©n khoa häc HÖ chÝnh Quy ngµnh thuû v¨n häc M« pháng qu¸ tr×nh m-a - dßng ch¶y trªn l-u vùc s«ng Thu Bån - tr¹m N«ng s¬n b»ng 1DKwm- fem &SCS Hµ Néi- 2007 §¹i häc quèc gia hµ néi Tr-êng ®¹i häc khoa häc tù nhiªn Kho¸ luËn tèt nghiÖp Cö nh©n khoa häc HÖ chÝnh Quy ngµnh thuû v¨n häc M« pháng qu¸ tr×nh m-a - dßng ch¶y trªn l-u vùc s«ng Thu Bån - tr¹m N«ng s¬n b»ng 1DKwm- fem &SCS Ng-êi h-íng dÉn: NguyÔn Thanh S¬n Ng-êi thùc hiÖn: §oµn M¹nh Hïng Hµ Néi- 2007 Môc Lôc Lêi nãi ®Çu.………………………………………………………………………...…03 Ch-¬ng 1: §Æc ®iÓm ®Þa lý tù nhiªn l-u vùc s«ng Thu Bån………...……………..04 1.1 VÞ trÝ ®Þa lý…………………………………………………………...………..04 1.2 §Þa h×nh………………………………………………………………………..04 1.3 §Þa chÊt, thæ nh-ìng………………………………………………...………...04 1.4 Th¶m thùc vËt………………………………………………………………….07 1.5 KhÝ hËu………………………………………………………………………...07 1.6 M¹ng l-íi s«ng suèi vµ t×nh h×nh lò lôt.......…………………………………...11 Ch-¬ng 2: Tæng quan c¸c m« h×nh m-a - dßng ch¶y……………………….......…14 2.1 C¸c m« h×nh m-a - dßng ch¶y……………………………………………........14 2.2 C¸c ph-¬ng ph¸p tÝnh thÊm………………………………………………........22 2.3 M« h×nh sãng ®éng häc mét chiÒu - ph-¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n…………...25 2.4 Ph-¬ng ph¸p SCS vµ ph¸t triÓn………………………………………………...34 Ch-¬ng 3: ¸p dông m« h×nh sãng ®éng häc mét chiÒu - ph-¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n vµ SCS m« pháng qu¸ tr×nh m-a - dßng ch¶y l-u vùc s«ng Thu Bån - Tr¹m N«ng S¬n……………………………………………………………………………...36 3.1 T×nh h×nh sè liÖu…………………………………………………………….....36 3.2 X©y dùng bé th«ng sè m« h×nh sãng ®éng häc mét chiÒu trªn l-u vùc s«ng Thu Bån - Tr¹m N«ng S¬n………………………………………………………………….37 3.3 øng dông m« h×nh sãng ®éng häc mét chiÒu - ph-¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n vµ SCS m« pháng lò trªn l-u vùc s«ng Thu Bån - Tr¹m N«ng S¬n ……………………...45 KÕt luËn…………………………………………………………………………….....61 Tµi liÖu tham kh¶o…………………………………………………………………...62 Phô lôc………………………………………………………………………………...63 Lêi Nãi ®Çu Lò lôt lu«n lµ vÊn ®Ò rÊt quan träng vµ ®-îc ®Æc biÖt quan t©m trong sè c¸c thiªn tai do thiªn nhiªn g©y ra. Nã ¶nh h-ëng lín ®Õn ®êi sèng vËt chÊt, tinh thÇn cña con ng-êi. Mçi trËn lò cã thÓ thiÖt h¹i hµng ngµn tû ®ång. §Æc biÖt, lò lôt miÒn Trung n-íc ta diÔn ra v« cïng ¸c liÖt, phøc t¹p, khã l-êng v× nh÷ng l-u vùc s«ng ë ®©y cao, s«ng ng¾n, vµ dèc. Hµng n¨m mçi mét l-u vùc s«ng ë ®©y lò lôt th-êng diÔn ra nhiÒu, trung b×nh tõ 4 - 5 trËn lò nªn m« h×nh to¸n th-êng ®-îc ¸p dông phôc vô m« pháng, dù b¸o lò trªn c¸c s«ng. Trong m« h×nh to¸n ®-îc chia lµm hai lo¹i lµ m« h×nh tÊt ®Þnh vµ m« h×nh ngÉu nhiªn. M« h×nh ngÉu nhiªn yªu cÇu sè liÖu nhiÒu vµ l-u vùc s«ng Thu Bån kh«ng ®¸p øng ®Çy ®ñ vÒ yªu cÇu sè liÖu nªn trong khãa luËn dïng m« h×nh tÊt ®Þnh. Trong m« h×nh tÊt ®Þnh cã m« h×nh th«ng sè ph©n bè vµ m« h×nh th«ng sè tËp trung. M« h×nh th«ng sè tËp trung còng ®-îc ¸p dông trªn nh÷ng l-u vùc s«ng miÒn Trung cña n-íc ta (M« h×nh TANK ®¬n, SSARR…). Tuy nhiªn, m« h×nh th«ng sè tËp trung kh«ng ph¶n ¸nh hÕt nh÷ng biÕn ®æi tõng n¬i trªn bÒ mÆt l-u vùc. §ã chÝnh lµ lý do ®Ó chän m« h×nh tÊt ®Þnh víi th«ng sè ph©n phèi- nã ph¶n ¸nh ®-îc nh÷ng biÕn ®æi tõng khu vùc trªn bÒ mÆt l-u vùc. Trong sè c¸c m« h×nh to¸n thuû v¨n th× m« h×nh thuû ®éng lùc cã c¬ së vËt lý nhÊt, ®Æc biÖt ®èi víi c¸c l-u vùc s«ng miÒn Trung, nãi chung vµ l-u vùc s«ng Thu Bån, nãi riªng. Vµ m« h×nh sãng ®éng häc mét chiÒu mang ®Çy ®ñ nh÷ng ®iÒu kiÖn trªn. Mét m« h×nh thuû ®éng lùc häc tèt lµ m« h×nh m« pháng chÝnh x¸c qu¸ tr×nh vËn chuyÓn vµ qu¸ tr×nh thÊm. Vµ m« h×nh sãng ®éng häc mét chiÒu - ph-¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n m« pháng tèt qu¸ tr×nh vËn chuyÓn chÊt láng trªn s-ên dèc vµ trong lßng dÉn (®· ®-îc nãi ®Õn ë nhiÒu tµi liÖu) [2]. Cßn ph-¬ng ph¸p SCS th× m« pháng tèt qu¸ tr×nh thÊm trªn bÒ mÆt l-u vùc. Nh÷ng ®iÒu kiÖn trªn lµ lý do ®Ó chän ®Ò tµi m« pháng lò trªn l-u vùc s«ng Thu Bån b»ng m« h×nh sãng ®éng häc mét chiÒu - ph-¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n vµ ph-¬ng ph¸p SCS. Cuèi cïng, em xin göi lêi c¶m ¬n ch©n thµnh ®Õn thÇy Th.S NguyÔn Thanh S¬n ®· chØ b¶o tËn t×nh trong qu¸ tr×nh em lµm kho¸ luËn, c¸c thÇy c« trong bé m«n Thuû v¨n khoa KhÝ t-îng Thuû v¨n H¶i d-¬ng häc, anh Ng« ChÝ TuÊn vµ c¸c b¹n ®· gióp ®ì em hoµn thµnh kho¸ luËn nµy. Ch-¬ng 1 §Æc ®iÓm ®Þa lý tù nhiªn l-u vùc s«ng Thu Bån tr¹m n«ng s¬n 1.1 VÞ trÝ ®Þa lý L-u vùc s«ng Thu Bån n»m trong kho¶ng tõ 14054’31” ®Õn 15045’11” ®é vÜ B¾c vµ 107050’10” ®Õn 108028’29” ®é kinh §«ng (Ph¹m Hång Th¸i, 2004). PhÇn lín l-u vùc s«ng thuéc tØnh Qu¶ng Nam vµ mét phÇn thuéc thµnh phè §µ N½ng, phÝa t©y gi¸p víi d·y Tr-êng S¬n, phÝa t©y nam gi¸p tØnh Kom Tum, phÝa ®«ng gi¸p BiÓn §«ng, phÝa ®«ng nam gi¸p tØnh Qu¶ng Ng·i. Tæng diÖn tÝch cña l-u vùc lµ 3155 km2 - tÝnh ®Õn tr¹m N«ng S¬n. S«ng Thu Bån ®æ ra cöa biÓn Héi An. VËy víi ®Þa thÕ gi¸p biÓn, ®-îc ch¾n bëi c¸c d·y nói cao thuËn lîi cho viÖc h×nh thµnh m-a lín, g©y lò trªn c¸c s«ng (h×nh 1.1). 1.2 §Þa h×nh, ®Þa m¹o L-u vùc s«ng Thu Bån cã nguån s«ng chÝnh n»m ë vïng nói Ngäc LÜnh ë ®é cao 1600 m. §Þa h×nh l-u vùc kh¸ phøc t¹p gåm c¸c kiÓu ®Þa h×nh nói, thung lòng vµ ®ång b»ng. C¸c d·y nói bãc mßn kiÕn t¹o cÊu d¹ng ®Þa lòy uèn nÕp khèi t¶ng trªn c¸c ®¸ biÕn chÊt vµ ®¸ trÇm tÝch lôc nguyªn cã ®é cao d-íi 700 m ë h¹ l-u cao dÇn ®Õn trªn 2000 m. Xen gi÷a c¸c d·y nói lµ c¸c thung lòng x©m thùc hÑp d¹ng ch÷ V víi hai bªn s-ên kh¸ dèc, c¸c b·i båi ë lßng thung lòng lµ s¶n phÈm tÝch tô hçn hîp aluvi – proluvi (Ph¹m Hång Th¸i, 2004). §ång b»ng cao tÝch tô x©m thùc trªn thÒm s«ng biÓn cæ cao tõ 10 - 15 m phÝa biÓn ®Õn 40 - 50 m ë ch©n nói vµ chóng bÞ chia c¾t m¹nh bëi c¸c dßng ch¶y th-êng xuyªn. L-u vùc dµi 148 km, réng b×nh qu©n lµ 70 km, cao b×nh qu©n lµ 552 m, ®é cao gi¶m dÇn tõ t©y sang ®«ng. §Æc ®iÓm ®Þa h×nh l-u vùc: cao, dèc, ng¾n, tËp trung n-íc lín, ®iÒu kiÖn nµy dÔ dµng x¶y ra lò lôt (h×nh 1.2). 1.3 §Þa chÊt, thæ nh-ìng L-u vùc cã thµnh phÇn ®Êt ®¸ kh¸ ®a d¹ng. ë vïng th-îng nguån lµ c¸c thµnh t¹o macma: granit biotit, granit haimica, c¸t kÕt, andezit, ®¸ phiÕn sÐt. ë phÇn phÝa nam l-u vùc cßn b¾t gÆp phylit, quazit, cuéi kÕt, ®¸ hoa, ®¸ phiÕn mica, porphyolit, ®¸ phiÕn lôc cña hÖ tÇng A V-¬ng. PhÇn thÊp cña l-u vùc phæ biÕn c¸c thµnh t¹o s«ng cuéi, sái, m¶nh vôn, c¸t, bét, sÐt. Vïng gÇn biÓn chñ yÕu lµ c¸t cã nguån gèc giã biÓn vµ mét phÇn nhá thµnh t¹o cuéi c¸t, bét cã nguån gèc s«ng - biÓn. Däc theo s«ng lµ c¸c thµnh t¹o: cuéi, c¸t, bét, sÐt cã nguån gèc s«ng tuæi §Ö tø. PhÇn th-îng nguån lµ ®Êt mïn vµng ®á trªn nói, däc hai bê s«ng lµ ®Êt ®á vµng 108°9' S« n gL n Bå Thu ©u hang S«ng Khang S« Ng än S« ng N S«ng Tiªn ng T um S« ak ao ng T ram Sg Na ng N-íc Xa Nim N-íc Ta Vi Nam Sg .C ha .C a Da S«ng Tranh iª u ng M Nu Sg. Bo D·y Tr-êng S¬n S«ng C å Sg. B 15°19'30'' y S«ng G ia 15°32'51'' Kª 15°46'12'' §µ N½ng Die nne L Tra 108° 33' 15°32'51'' Khe 108° 21' 15°19'30'' 15°46'12'' 107° 57' BiÓn §«ng 107° 45' Nam Nin k Da §-êng ph©n n-íc 107° 45' 107° 57' ·i g gN ¶n 108° 9' H×nh 1.1 B¶n ®å l-u vùc s«ng Thu Bån 14°52'48'' 14°52'48'' m Tu Dak Piam on K Qu 14°6'9'' 14°6'9'' S«ng suèi Di 108° 21' 108°33' 108°9' 108° 21' 108° 33' 15°46'12'' 107° 57' 107° 45' 107° 57' 108° 9' Chó gi¶i: 100 m 200 m 300 m 500 m 700 m 1000 m 1500 m 14°6'9'' 1700 m 2000 m 14°52'48'' 14°52'48'' 14°6'9'' 15°19'30'' 15°19'30'' 15°32'51'' 15°32'51'' 15°46'12'' 107° 45' 108° 21' H×nh 1.2 B¶n ®å ®Þa h×nh l-u vùc s«ng Thu Bån - tr¹m N«ng S¬n 108°33' trªn phiÕn sÐt vµ ®Êt xãi mßn tr¬ sái ®¸. §Êt nói dèc phÇn lín trªn 200, tÇng ®Êt máng cã nhiÒu ®¸ lé. C¸c ®ång b»ng ®-îc cÊu t¹o bëi phï sa cæ, phï sa míi ngoµi ra cßn cã c¸c cån c¸t vµ b·i c¸t ch¹y däc theo bê biÓn ë c¸c ®ång b»ng ven biÓn (Ph¹m Hång Th¸i, 2004). TÇng ®Êt n«ng, líp thÊm kh«ng nhiÒu, tÇng ®¸ gèc gÇn mÆt thuËn lîi cho viÖc t¹o dßng ch¶y lín (h×nh 1.3). B¶ng 1.1 HiÖn tr¹ng sö dông ®Êt n¨m 2000 l-u vùc s«ng Thu Bån STT Lo¹i DiÖn tÝch (km2) DiÖn tÝch (%) 612 19,4 1 §Êt rõng tù nhiªn nghÌo 2 §Êt rõng tù nhiªn giµu vµ trung b×nh 694,5 22,11 3 §Êt tr¶ng c©y bôi 1321 41,87 4 §Êt lóa, mµu 128,2 4,06 5 §Êt chuyªn lóa 183,9 5,83 6 §Êt c©y cá xen n-¬ng rÉy 68,29 2,16 7 §Êt c©y bôi cã gç r¶i r¸c 101,6 3,22 8 §Êt chuyªn rau, mµu vµ c©y CNNN 21,55 0,68 9 §Êt ®ång cá 20,98 0,66 1.4 Th¶m thùc vËt Rõng tù nhiªn trªn l-u vùc cßn Ýt, chñ yÕu lµ lo¹i rõng trung b×nh vµ rõng nghÌo, phÇn lín ph©n bè ë nói cao. Vïng nói cao cã nhiÒu l©m thæ s¶n quý. Vïng ®åi nói cßn rÊt Ýt rõng, ®¹i bé phËn lµ ®åi nói träc vµ ®Êt trång c©y c«ng nghiÖp, c©y bôi, ngoµi ra ë vïng h¹ l-u cã ®Êt trång n-¬ng rÉy xen d©n c- (h×nh 1.4). Víi ®é che phñ cña c¸c lo¹i rõng ®-îc tr×nh bµy trong b¶ng 1.2. Nh÷ng ®iÒu kiÖn vÒ mÆt ®Öm trªn gióp cho viÖc h×nh thµnh dßng ch¶y tõ m-a thuËn lîi, t¹o ®iÒu kiÖn luü tÝch Èm cho c¸c thêi kú sau ®ã. 1.5 KhÝ hËu KhÝ hËu cña l-u vùc s«ng Thu Bån lµ nhiÖt ®íi Èm giã mïa, kh«ng cã mïa l¹nh râ rÖt, nhiÖt ®é tèi thÊp trung b×nh kh«ng xuèng d-íi 100C, lµ vïng Èm -ít nhÊt khu vùc Trung Bé. - Hoµn l-u khÝ quyÓn: Trong mïa hÌ th× l-u vùc chÞu ¶nh h-ëng cña luång kh«ng khÝ nhiÖt ®íi Ên §é D-¬ng, kh«ng khÝ xÝch ®¹o, tÝn phong mïa hÌ - luång kh«ng khÝ nhiÖt ®íi tõ Th¸i B×nh D-¬ng thæi tíi. VÒ mïa ®«ng, trªn l-u vùc chÞu 108°9' 108° 21' 108° 33' 15°19'30'' 15°19'30'' 15°32'51'' 15°32'51'' 15°46'12'' 107° 57' 15°46'12'' 107° 45' Chó gi¶i: 14°6'9'' 14°6'9'' §Êt chyªn lóa C©y cá xen n-¬ng rÉy C©y bôi cã gç r¶i r¸c §Êt lóa mµu 14°52'48'' Rõng tù nhiªn giµu vµ trung 107° 45' Tr¶ng c©y bôi §Êt chyªn rau, mµu vµ c©y CNNN 107° 57' 108° 9' 108° 21' 14°52'48'' Rõng tù nhiªn nghÌo 108°33' H×nh 1.3 B¶n ®å hiÖn tr¹ng sö dông ®Êt l-u vùc s«ng Thu Bån - tr¹m N«ng S¬n 108°9' 108° 21' 108° 33' 15°46'12'' 107° 57' 14°6'9'' Chó gi¶i: §Êt kh«ng rõng 14°6'9'' 15°19'30'' 15°19'30'' 15°32'51'' 15°32'51'' 15°46'12'' 107° 45' §Êt n«ng nghiÖp 107° 45' Rõng trung b×nh Rõng giµu 107° 57' 108° 9' 108° 21' H×nh 1.4 B¶n ®å rõng l-u vùc s«ng Thu Bån - tr¹m N«ng S¬n 14°52'48'' 14°52'48'' Rõng tre nøa 108°33' B¶ng 1.2 Líp phñ thùc vËt theo møc ®é che t¸n vµ tû lÖ % so víi l-u vùc STT 1 2 3 4 5 6 7 8 Lo¹i h×nh líp phñ Rõng rËm th-êng xanh c©y l¸ réng nhiÖt ®íi giã mïa Ýt bÞ t¸c ®éng Rõng rËm th-êng xanh c©y l¸ réng nhiÖt ®íi giã mïa ®· bÞ t¸c ®éng Rõng rËm th-êng xanh hçn giao c©y l¸ réng, l¸ kim nhiÖt ®íi giã mïa Rõng rËm th-êng xanh nhiÖt ®íi giã mïa tre, nøa hoÆc rõng nöa rông l¸ Tr¶ng c©y bôi trªn ®Êt phong ho¸ tõ ®¸ v«i Tr¶ng c©y bôi rông l¸ tr¶ng cá cao cã c©y bôi hoÆc c©y trång l©u n¨m Tr¶ng c©y thÊp C©y trång n«ng nghiÖp ng¾n ngµy Tû lÖ % so víi diÖn tÝch l-u vùc Møc ®é t¸n che (%) 0,7 > 90 12,34 70  90 1,53 60  70 4,56 50  60 1,59 20  30 9,68 10  20 1,95 14,58 5  10 <5 ¶nh h-ëng cña luång kh«ng khÝ tÝn phong, kh«ng khÝ cùc ®íi. - Sè giê n¾ng: Sè giê n¾ng trung b×nh n¨m biÕn ®æi trong ph¹m vi tõ d-íi 2000 giê ë vïng nói cao ®Õn 2600 giê ë vïng ®ång b»ng ven biÓn víi xu thÕ t¨ng dÇn tõ B¾c vµo Nam, tõ miÒn nói ®Õn ®ång b»ng. - Giã: Hµng n¨m cã hai mïa giã chÝnh ®ã lµ giã mïa ®«ng b¾c vµ giã mïa t©y nam. Tuú theo ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh mµ giã thÞnh hµnh trong c¸c mïa cã sù kh¸c nhau gi÷a c¸c n¬i. Mïa ®«ng h-íng giã chÝnh lµ h-íng b¾c, t©y b¾c vµ ®«ng b¾c; vÒ mïa h¹ chñ yÕu lµ giã t©y nam vµ ®«ng nam. - §é Èm kh«ng khÝ: §é Èm t-¬ng ®èi trung b×nh n¨m th-êng lín h¬n 80%, ®é Èm kh«ng khÝ cao trong mïa m-a (85  90 %), vµ thÊp trong mïa kh« (70  75%). - M-a: N»m trong ®Þa h×nh cao nhÊt cña d·y Tr-êng S¬n nªn l-u vùc s«ng Thu Bån rÊt thuËn lîi ®ãn giã nªn nguyªn nh©n g©y m-a kh¸ ®a d¹ng. Hoµn l-u T©y Nam cïng víi sù ho¹t ®éng cña d¶i héi tô nhiÖt ®íi, hoµn l-u §«ng B¾c cïng víi c¸c nhiÔu ®éng thêi tiÕt ®em l-îng m-a lín cho toµn l-u vùc. Trªn l-u vùc cã t©m m-a lín: T©m m-a B¹ch M· víi l-îng m-a n¨m v-ît trªn 3000 mm. Tuy nhiªn, m-a trªn l-u vùc ph©n bè kh«ng ®Òu c¶ vÒ kh«ng gian vµ thêi gian. XÐt c¶ vÒ l-îng lÉn ®é dµi mïa m-a trªn l-u vùc th× cã xu h-íng gi¶m dÇn tõ phÝa T©y sang phÝa §«ng, tõ miÒn nói xuèng miÒn ®ång b»ng. Víi nh÷ng ®iÒu kiÖn vÒ khÝ hËu nh- thÕ l-u vùc cã nh÷ng ®iÒu kiÖn thuËn lîi trong tÝch luü Èm, l­îng m­a dåi dµo… V× vËy, trªn l­u vùc h×nh thµnh nh÷ng trËn lò lín. 1.6 M¹ng l-íi s«ng suèi vµ t×nh h×nh Lò lôt S«ng Thu Bån lµ mét hÖ thèng s«ng lín ë Nam Trung Bé, l-u vùc s«ng n»m trong vïng sôt vâng trung sinh ®¹i, dèc theo h-íng T©y Nam - §«ng B¾c. §é cao b×nh qu©n l-u vùc lµ 552 m. MËt ®é s«ng suèi trung b×nh ®¹t 0.47 km/km2 t-¬ng øng víi tæng chiÒu dµi toµn bé s«ng suèi lµ 4865 km. Dßng chÝnh s«ng Thu Bån dµi 205 km b¾t nguån tõ ®Ønh Ngäc LÜnh ë ®é cao 1600 m vµ ch¶y ra biÓn Héi An. Toµn bé hÖ thèng cã 19 phô l-u c¸c cÊp . §é dèc b×nh qu©n l-u vùc ®¹t 25.5%. L-u vùc s«ng cã chiÒu dµi l-u vùc lín gÊp hai lÇn chiÒu réng, l-u vùc cã d¹ng h×nh nan qu¹t, hÖ sè uèn khóc cña l-u vùc kh¸ lín ®¹t 1.85. PhÇn th-îng l-u vµ trung l-u ch¶y trong vïng nói chñ yÕu lµ granit xuèng vïng tròng chñ yÕu lµ sa th¹ch, cuéi kÕt cã xen lÉn diÖp th¹ch vµ ®¸ v«i (§ç ThÞ T©m, 2005). Dßng ch¶y theo h-íng B¾c - Nam. PhÇn h¹ l-u s«ng ch¶y theo h-íng T©y §«ng vµ ®æ ra biÓn. Cµng vÒ h¹ du lßng s«ng cµng më réng, ®é dèc ®¸y s«ng gi¶m dÇn, ®é uèn khóc t¨ng lªn, ë h¹ l-u xuÊt hiÖn nhiÒu b·i båi ë gi÷a lßng s«ng, cã x¶y ra hiÖn t-îng båi lÊp vµ xãi lë. Mïa lò trªn l-u vùc s«ng Thu Bån kÐo dµi trong 3 th¸ng X  XII chiÕm tíi 60  70% l-îng dßng ch¶y c¶ n¨m. M« ®un dßng ch¶y mïa lò ®¹t tíi 200 l/s.km2 ®©y lµ trÞ sè m« ®un dßng ch¶y mïa lò lín nhÊt so víi tÊt c¶ c¸c l-u vùc s«ng trªn l·nh thæ ViÖt Nam. Víi ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh dèc, m¹ng l-íi s«ng suèi ph¸t triÓn h×nh to¶ tia, møc ®é tËp trung m-a lín c¶ vÒ l-îng lÉn vÒ c-êng ®é trªn ph¹m vi réng nªn lò trªn c¸c s«ng suèi cña l-u vùc s«ng Thu Bån mang ®Ëm tÝnh chÊt lò nói víi c¸c ®Æc tr-ng: c-êng suÊt lò lín, thêi gian lò ng¾n, ®Ønh lò nhän, biªn ®é lò lín. Hµng n¨m trªn s«ng Thu Bån xuÊt hiÖn 4  5 trËn lò, n¨m nhiÒu nhÊt cã 7  8 trËn lò, lò lín nhÊt trong n¨m th-êng xuÊt hiÖn trong th¸ng X vµ XI. H×nh thÕ thêi tiÕt chñ yÕu g©y m-a sinh lò trªn l-u vùc lµ b·o (chiÕm kho¶ng 55% tÇn suÊt xuÊt hiÖn), kh«ng khÝ l¹nh (chiÕm kho¶ng 22%) vµ b·o kÕt hîp kh«ng khÝ l¹nh (chiÕm kho¶ng 23%) ®©y còng chÝnh lµ nguyªn nh©n g©y lò ®Æc biÖt lín (H×nh 1.5). 107° 57' 108°9' 108° 21' 108° 33' 15°19'30'' 15°19'30'' 15°32'51'' 15°32'51'' 15°46'12'' 15°46'12'' 107° 45' 14°6'9'' 14°6'9'' Chó gi¶i: §-êng ph©n l-u 14°52'48'' 14°52'48'' S«ng suèi 107° 45' 107° 57' 108° 9' 108° 21' 108°33' H×nh 1.5 B¶n ®å m¹ng l-íi thuû v¨n l-u vùc s«ng Thu Bån - tr¹m N«ng S¬n B¶ng 1.3 Danh s¸ch tr¹m khÝ t-îng thuû v¨n trªn l-u vùc s«ng Thu Bån Tªn tr¹m YÕu tè quan tr¾c S«ng M-a H Q C¸c yÕu tè kh¸c X X Thµnh Mü Thu Bån X ¸i nghÜa Thu Bån X N«ng S¬n Thu Bån CÇu L©u Thu Bån X Giao Thuû Thu Bån X VÜnh DiÖn Thu Bån X Héi An Thu Bån S¬n T©n Thu Bån HiÖp §øc Thu Bån X QuÕ S¬n Thu Bån X Kh©m §øc Thu Bån X Trµ Mi Thu Bån X An Hoµ Thu Bån X §µ N½ng Thu Bån X CÈm LÖ Thu Bån X Héi Kh¸nh Thu Bån X X X X X X X X X X Ch-¬ng 2 Tæng Quan c¸c m« h×nh M-a - Dßng ch¶y M« h×nh hÖ thèng thuû v¨n cã thÓ lµ m« h×nh vËt lý hay to¸n häc. M« h×nh vËt lý lµ m« h×nh m« pháng hÖ thèng thùc d-íi d¹ng thu nhá, vÝ dô nh- m« h×nh thñy lùc cña ®Ëp trµn [1]. M« h×nh to¸n häc lµ tËp hîp c¸c ph-¬ng tr×nh to¸n, c¸c mÖnh ®Ò logic thÓ hiÖn c¸c quan hÖ gi÷a c¸c biÕn vµ c¸c th«ng sè cña m« h×nh ®Ó m« pháng hÖ thèng tù nhiªn, hay nãi c¸ch kh¸c m« h×nh to¸n häc lµ mét hÖ thèng biÕn ®æi ®Çu vµo (h×nh d¹ng, ®iÒu kiÖn biªn, lùc...) thµnh ®Çu ra (tèc ®é ch¶y, mùc n-íc, ¸p suÊt...). 2.1 C¸c m« h×nh m-a - dßng ch¶y M« h×nh m-a - dßng ch¶y cã thÓ lµ m« h×nh tÊt ®Þnh hoÆc m« h×nh ngÉu nhiªn [1]. M« h×nh tÊt ®Þnh lµ m« h×nh m« pháng qu¸ tr×nh biÕn ®æi cña c¸c hiÖn t-îng thuû v¨n trªn l-u vùc mµ ta ®· biÕt tr-íc. Nã kh¸c víi m« h×nh ngÉu nhiªn lµ m« h×nh m« pháng qu¸ tr×nh dao ®éng cña b¶n th©n qu¸ tr×nh thñy v¨n mµ kh«ng chó ý ®Õn c¸c nh©n tè ®Çu vµo t¸c ®éng cña hÖ thèng. XÐt trªn quan ®iÓm hÖ thèng, c¸c m« h×nh thuû v¨n tÊt ®Þnh cã c¸c thµnh phÇn chÝnh: §Çu vµo cña hÖ thèng; HÖ thèng; §Çu ra cña hÖ thèng. Dùa trªn c¬ së cÊu tróc vËt lý c¸c m« h×nh thuû v¨n tÊt ®Þnh ®-îc ph©n lo¹i thµnh c¸c m« h×nh thuû ®éng lùc häc, m« h×nh nhËn thøc vµ m« h×nh hép ®en. Dùa vµo sù xÊp xØ kh«ng gian, c¸c m« h×nh thuû v¨n tÊt ®Þnh cßn ®-îc ph©n lo¹i thµnh c¸c m« h×nh th«ng sè ph©n phèi vµ c¸c m« h×nh th«ng sè tËp trung. 2.1.1 C¸c m« h×nh m-a - dßng ch¶y th«ng sè tËp trung M« h×nh th«ng sè tËp trung lµ m« h×nh mµ c¸c th«ng sè ®-îc trung b×nh ho¸ trong kh«ng gian. V× thÕ m« h×nh lo¹i nµy t-¬ng ®èi ®¬n gi¶n, cã ý nghÜa vËt lý trùc quan thÝch hîp víi l-u vùc võa vµ nhá. Tuy nhiªn ch-a ®-a ®-îc nh÷ng thay ®æi theo kh«ng gian cña nh÷ng yÕu tè c¶nh quan vµo trong m« h×nh. 1. M« h×nh cña trung t©m khÝ t-îng thuû v¨n Liªn X« (HMC) M« h×nh m« pháng qu¸ tr×nh tæn thÊt dßng ch¶y cña l-u vùc vµ sau ®ã øng dông c¸ch tiÖm cËn hÖ thèng ®Ó diÔn to¸n dßng ch¶y tíi mÆt c¾t cöa ra cña l-u vùc. L-îng m-a hiÖu qu¶ sinh dßng ch¶y mÆt P ®-îc tÝnh tõ ph-¬ng tr×nh: P=h-E-I (2.1) trong ®ã: h lµ c-êng ®é m-a trong thêi ®o¹n tÝnh to¸n (6h, 24h,...); E lµ l-îng bèc h¬i n-íc; I lµ c-êng ®é thÊm trung b×nh. Tuy nhiªn m« h×nh còng cã h¹n chÕ cña nã: sè liÖu vÒ l-îng bèc h¬i trªn c¸c l-u vùc cßn thiÕu rÊt nhiÒu, chñ yÕu ®-îc tÝnh tõ c¸c ph-¬ng tr×nh x¸c ®Þnh trùc tiÕp l-îng bèc h¬i. Cßn c-êng ®é thÊm trung b×nh th-êng ®-îc lÊy trung b×nh cho toµn l-u vùc víi thêi gian kh«ng x¸c ®Þnh. M« h×nh HMC ®· ®-îc ¸p dông ë mét sè l-u vùc miÒn nói T©y B¾c vµ §«ng B¾c cña n-íc ta (NguyÔn ThÞ HiÒn, 2006). 2. M« h×nh SSARR [1] M« h×nh SSARR do Rockwood D. x©y dùng tõ n¨m 1957, gåm 3 thµnh phÇn c¬ b¶n: - M« h×nh l-u vùc - M« h×nh ®iÒu hoµ hå chøa - M« h×nh hÖ thèng s«ng Trong m« h×nh l-u vùc, ph-¬ng tr×nh c¬ b¶n cña SSARR sö dông ®Ó diÔn to¸n dßng ch¶y trªn l-u vùc, ®ã lµ luËt liªn tôc trong ph-¬ng ph¸p tr÷ n-íc ¸p dông cho hå chøa tù nhiªn trªn c¬ së ph-¬ng tr×nh c©n b»ng n-íc:  I1  I 2   O1  O2   2  t   2  t  S2  S1 (2.2) Ph-¬ng tr×nh l-îng tr÷ cña hå chøa lµ: dS dQ  Ts dt dt (2.3) M« h×nh SSARR cho phÐp diÔn to¸n trªn toµn bé l-u vùc, nh-ng h¹n chÕ víi nh÷ng l-u vùc cã ®iÒu kiÖn Èm kh«ng ®ång nhÊt v× thÕ khi tÝnh to¸n sÏ cho kÕt qu¶ m« pháng kh«ng chÝnh x¸c. M« h×nh nµy kh«ng thÓ sö dông mét c¸ch trùc tiÕp ®Ó kiÓm tra nh÷ng thay ®æi ®Æc ®iÓm l-u vùc s«ng ®Õn c¸c qu¸ tr×nh thñy v¨n vÝ dô nh- khai th¸c vµ sö dông ®Êt, c¸c ho¹t ®éng b¶o vÖ vµ qu¶n lý ®Êt trªn mét bé phËn nµo ®ã cña l·nh thæ, c¸c kiÓu th¶m thùc vËt... M« h×nh SSARR ®· ®-îc ¸p dông ë ®ång b»ng s«ng Cöu Long (NguyÔn ThÞ HiÒn, 2006). 3. M« h×nh TANK M« h×nh TANK ®-îc ph¸t triÓn n¨m 1956 t¹i trung t©m nghiªn cøu quèc gia vÒ phßng chèng thiªn tai t¹i Tokyo, NhËt B¶n. Theo m« h×nh, l-u vùc ®-îc m« pháng b»ng chuçi c¸c bÓ chøa theo ph-¬ng th¼ng ®øng vµ theo ph-¬ng ngang phï hîp víi diÖn tÝch ®Êt [1]. HÖ thøc c¬ b¶n cña m« h×nh gåm: M-a b×nh qu©n l-u vùc (P) n n i 1 i 1 P  Wi .x1 / Wi (2.4) trong ®ã: n lµ sè ®iÓm ®o m-a; Xi vµ Wi lµ l-îng m-a vµ träng sè cña ®iÓm m-a thø i. Theo M.Sugawara Wi lµ mét trong bèn sè sau: 0.25; 0.5; 0.75; 1.0. Bèc h¬i l-u vùc (E) 0,8EVT  0,75(0,8EVT  h f )  h f E   0,6 EVT Khi XA  PS  E  0 Khi XA  PS  E  0 va XA  PS  H f  0 XA  PS (2.5) C¬ cÊu truyÒn Èm BÓ chøa trªn cïng ®-îc chia lµm hai phÇn: trªn vµ d-íi, gi÷a chóng x¶y ra sù trao ®æi Èm. Coi tèc ®é truyÒn Èm tõ d-íi lªn lµ T1, tõ trªn xuèng lµ T2 vµ ®-îc tÝnh theo c«ng thøc: XA )TB PS XS T2  TC0  (1  )TC SS T1  TB0  (1  (2.6) (2.7) trong ®ã: XS, SS lµ l-îng Èm thùc vµ l-îng Èm b·o hoµ phÇn d-íi bÓ A; TBo,TB, TCo, TC lµ c¸c th«ng sè truyÒn Èm, theo M. Sugawar chóng nhËn nh÷ng gi¸ trÞ: TB = TB0 = 3 mm/ngµy ®ªm; TC = 1 mm/ngµy ®ªm; TC0 = 0,5 mm/ngµy ®ªm. Dßng ch¶y tõ bÓ A: L-îng n-íc ®i vµo bÓ A lµ m-a (P). Dßng ch¶y qua c¸c cöa bªn(YA1, YA2) vµ cöa ®¸y (YA0) ®-îc x¸c ®Þnh theo c¸c c«ng thøc sau: Hf XA + P – PS YA0 = HfA0 ( H f  HA1 ); khi H f  HA1 YA1    0 khi H f  HA1 (2.8) (2.9) (2.10) Trong m« h×nh, t¸c dông ®iÒu tiÕt cña s-ên dèc ®· tù ®éng ®-îc xÐt th«ng qua c¸c bÓ chøa xÕp theo chiÒu th¼ng ®øng. Nh-ng hiÖu qu¶ cña t¸c ®éng nµy kh«ng ®ñ m¹nh vµ cã thÓ coi tæng dßng ch¶y qua c¸c cöa bªn cña bÓ YA2+ YA1+ YB2+ YC1+ YD1 chØ lµ líp cÊp n-íc t¹i mét ®iÓm. §©y lµ mét h¹n chÕ cña m« h×nh TANK. Tuy nhiªn, m« h×nh TANK l¹i t-¬ng ®èi ®¬n gi¶n, cã ý nghÜa vËt lý trùc quan, thÝch hîp víi c¸c l­u vùc võa vµ nhá nh­ng khã thÓ hiÖn sù “trÔ” cña dßng ch¶y so víi m­a, do m« h×nh ®-îc cÊu t¹o tõ c¸c bÓ chøa tuyÕn tÝnh, c¸c th«ng sè ë cöa ra ë mét sè tr-êng hîp kÐm nh¹y. M« h×nh TANK ®· ¸p dông hiÖu qu¶ cho khu vùc miÒn Trung (NguyÔn ThÞ HiÒn, 2006). 4. M« h×nh NAM M« h×nh NAM ®-îc x©y dùng t¹i khoa Thuû v¨n - ViÖn kü thuËt thuû ®éng lùc vµ thuû lùc thuéc §¹i häc kü thuËt §an M¹ch n¨m 1982. M« h×nh dùa trªn nguyªn t¾c c¸c bÓ chøa theo chiÒu th¼ng ®øng vµ c¸c hå chøa tuyÕn tÝnh. Trong m« h×nh NAM, mçi l-u vùc ®-îc xem lµ mét ®¬n vÞ xö lý. Do ®ã, c¸c th«ng sè vµ c¸c biÕn lµ ®¹i diÖn cho c¸c gi¸ trÞ ®-îc trung b×nh ho¸ trªn toµn l-u vùc. M« h×nh tÝnh qu¸ tr×nh m-a dßng ch¶y theo c¸ch tÝnh liªn tôc hµm l-îng Èm trong n¨m bÓ chøa riªng biÖt cã t-¬ng t¸c lÉn nhau: + BÓ chøa tuyÕt ®-îc kiÓm so¸t b»ng c¸c ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é kh«ng khÝ. + BÓ chøa mÆt bao gåm l-îng Èm bÞ chÆn do líp phñ thùc vËt, l-îng ®iÒn tròng vµ l-îng Èm trong tÇng s¸t mÆt. Umax lµ giíi h¹n trªn cña l-îng n-íc trong bÓ. + BÓ chøa tÇng d-íi lµ vïng rÔ c©y mµ tõ ®ã c©y cèi cã thÓ rót n-íc cho bèc tho¸t h¬i. Lmax lµ giíi h¹n trªn cña l-îng n-íc trong bÓ. + BÓ chøa n-íc tÇng ngÇm trªn vµ bÓ chøa n-íc tÇng ngÇm d-íi lµ hai bÓ chøa s©u nhÊt. Dßng ch¶y trµn vµ dßng ch¶y s¸t mÆt ®-îc diÔn to¸n qua mét hå chøa tuyÕn tÝnh thø nhÊt, sau ®ã c¸c thµnh phÇn dßng ch¶y ®-îc céng l¹i vµ diÔn to¸n qua hå chøa tuyÕn tÝnh thø hai. Cuèi cïng thu ®-îoc dßng ch¶y tæng céng t¹i cöa ra. Ph-¬ng tr×nh c¬ b¶n cña m« h×nh: Dßng ch¶y s¸t mÆt QIF: L   CLIF  Lmax CQIF U 1  CLIF QIF     0  Víi Khi L  CLIF Lmax (2.11) L  CLIF Lmax trong ®ã: CQIF lµ hÖ sè dßng ch¶y s¸t mÆt; CLIF lµ ng-ìng dßng ch¶y; U, Lmax lµ th«ng sè kh¶ n¨ng chøa. Dßng ch¶y trµn QOF: