Tài liệu ứng dụng mô hình thủy văn dự báo dòng chảy mùa cạn với thời đoạn 10 ngày phục vụ vận hành một hồ chứa thượng nguồn sông vu gia thu bồn.

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY VĂN DỰ BÁO DÒNG CHẢY MÙA CẠN VỚI THỜI ĐOẠN 10 NGÀY PHỤC VỤ VẬN HÀNH MỘT SỐ HỒ CHỨA THƯỢNG NGUỒN SÔNG VU GIA - THU BỒN Học viên: Phùng Hồng Long. Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình thủy. Mã số:60.58.02.02. Khóa: 2015-2017. Trường Đại học Bách khoa- ĐHĐN. Tóm tắt - Trong những năm gần đây, mô hình thủy văn được sử dụng rất nhiều trong dự báo lũ. Nghiên cứu này được đề xuất nhằm nâng cao khả năng ứng dụng mô hình thủy văn dự báo lưu lượng dòng chảy đến hồ với thời đoạn 10 ngày trong mùa cạn tại các vị trí hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2, Đắk Mi 4 thuộc hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn. Từ nguyên lý mưa - dòng chảy, tác giả đã sử dụng lượng mưa dự báo và quá trình dòng chảy tại các thời đoạn trước thời điểm tiến hành dự báo, cho phép xây dựng các phương án dự báo dòng chảy mùa cạn với thời gian dự kiến 10 ngày và có thể lập quy trình vận hành hệ thống hồ chứa với thời gian dự kiến 10 ngày. Điều này đóng vai trò quan trọng trong việc điều hành hiệu quả các hồ chứa theo thời gian thực. Làm cơ sở cho việc vận hành liên hồ chứa để phát huy hiệu quả cao nhất, vừa đảm bảo chống hạn cho hạ du, vừa đảm bảo sản lượng điện phục vụ kinh tế xã hội đồng thời giảm thiểu thất thoát nguồn nước. Từ khóa – dự báo thủy văn, dự báo 10 ngày, dự báo Sông Tranh 2, dự báo Đắk Mi 4, mô hình NAM. APPLICATION OF HYDROLOGICAL MODEL IN FORECASTING DRY SEASON FLOW WITH 10 DAYS PERIOD OF TIME TO OPERATE SOME RESERVOIRS OF UPSTREAM VU GIA-THU BON RIVER Abstract: In recent years, hydrological model are widely used hydrological flood forecasting. This study is proposed to improve the application of hydrological modeling in flow forecasting to lakes within 10 days in dry season at the location of Song Tranh 2, Dak Mi 4 reservoirs in the Vu Gia- Thu Bon river system. From the rain-flow principle, the author has used the predicted precipitation and flow process at the pre-forecasting stage to allow the building of dry season flow forecasts methods for a period of 10 Days and can set up the reservoir system operation process with the expected 10 days.This plays is an important role in effectively managing the reservoirs in real time that one is a basis for inter-reservoir operation to maximize the effectiveness while also ensuring drought protection for the downstream area as well as ensuring electricity production for socio-economic development while minimizing water source losses. Keywords: Hydrological forecasting, 10 days forecast. Song Tranh 2 forecast, Dak Mi 4 forecast, NAM models… MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................1 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu ......................................................................3 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................3 4. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................3 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................................ 4 6. Nội dung luận văn bao gồm ................................................................................4 Chương 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU DÒNG CHẢY MÙA CẠN................................................................................................................................. 5 1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu dòng chảy mùa cạn và điều tiết hồ chứa ..............5 1.1. 1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong nước ...........................................5 1.1.2. Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước .............................................................. 9 1.2. Phạm vi tính toán của đề tài ................................................................................10 Chương 2. ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ DÒNG CHẢY MÙA CẠN TRÊN SÔNG VU GIA – THU BỒN .......................................................................... 12 2.1. Điều kiện tự nhiên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn ..........................................12 2.1.1. Vi ̣trí điạ lý ..................................................................................................12 2.1.2. Điều kiện địa hiǹ h .......................................................................................13 2.1.3. Đă ̣c điể m sông ngòi ....................................................................................13 2.2. Điều kiện kinh tế xã hội lưu vực sông .................................................................14 2.3. Đặc điểm chế độ mưa mùa cạn ............................................................................15 2.3.1. Tổng lượng mưa mùa cạn ...........................................................................15 2.3.2 Phân phối mưa mùa cạn theo thời gian .......................................................16 2.3.3 Thời gian mưa .............................................................................................. 16 2.4. Đặc điểm dòng chảy mùa cạn ..............................................................................16 2.4.1. Dòng chảy mùa cạn.....................................................................................16 2.4.2. Đặc điểm nguồn nước mùa cạn thượng nguồn sông Vu Gia - Thu Bồn ....19 2.5. Hệ thống hồ chứa Sông Tranh 2, Đăk Mi 4 và nhiệm vụ điều tiết trong mùa cạn .................................................................................................................................20 2.5.1. Hiện trạng các công trình thủy điện ............................................................ 20 2.5.2. Đảm bảo dòng chảy tối thiểu trên sông ......................................................21 2.5.3. Nhiệm vụ điều tiết và quy trình vận hành liên hồ chứa thời kỳ mùa cạn ...22 Chương 3. THIẾT LẬP MÔ HÌNH THỦY VĂN PHỤC VỤ DỰ BÁO DÒNG CHẢY 10 NGÀY MÙA CẠN CHO THƯỢNG NGUỒN SÔNG VU GIA - THU BỒN............................................................................................................................... 23 3.1. Lựa cho ̣n mô hin ̀ h dự báo ....................................................................................23 3.1.1. Giới thiệu chung về các mô hình thủy văn phục vụ dự báo dòng chảy ......23 3.1.2. Xác đinh ̣ mô hình Thủy văn phục vụ dự báo dòng chảy ............................ 23 3.1.3. Lý thuyết mô hình NAM ............................................................................24 3.2. Số liệu khí tượng thủy văn sử dụng trong nghiên cứu ......................................29 3.3. Ứng dụng mô hình thủy văn MIKE-NAM tính toán dòng chảy 10 ngày mùa cạn thượng nguồn hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn ................................................30 3.3.1. Thu thập, xử lý tài liệu địa hình, số liệu mưa, bốc hơi, lưu lượng .............31 3.3.2. Thiế t lâ ̣p lưu vực tính toán ..........................................................................31 3.3.3. Tạo lưu vực sông và file đầu vào mô hình MIKE-NAM............................ 32 3.3.4. Thiết lập file thông số mô hình MIKE-NAM .............................................34 3.4. Hiêụ chỉnh và kiể m đinh ̣ mô hin ̀ h MIKE-NAM ................................................36 3.4.1. Đối với lưu vực Nông Sơn, Thành Mỹ .......................................................36 3.4.2. Đối với lưu vực Sông Tranh 2, Đắk Mi 4 ...................................................43 Chương 4. DỰ BÁO THỬ NGHIỆM DÒNG CHẢY 10 NGÀY MÙA CẠN ĐẾN HỒ CHỨA SÔNG TRANH 2 VÀ ĐẮK MI 4 ........................................................... 50 4.1. Lập phương án dự báo dòng chảy thời đoạn 10 ngày mùa cạn đến các hồ chứa Sông Tranh 2 và hồ chứa Đắk Mi 4 ..................................................................50 4.2. Khả năng dự báo mưa lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn ...................................50 4.3. Dự báo thử nghiêm ̣ lưu lượng dòng chảy về hồ chứa Sông Tranh 2 và hồ chứa Đắk Mi 4 ..............................................................................................................53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 58 1. Kết luận ....................................................................................................................58 2. Kiến nghị ..................................................................................................................58 TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO) PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TB: LV: TV: TBNN: KTTV: MT: ESNO: M: Q: W: Whi: H: Kp: MND: MNDGC: MNC: Enăm: WBL: NCKH: NNC: Trung biǹ h Lưu vực Thủy văn Trung biǹ h nhiề u năm Khí tượng thủy văn Môi trường El Nino Southern Oscillation Mô đuyn dòng chảy Lưu lượng dòng chảy Tổng lượng dòng chảy Dung tích hữu ích Đô ̣ cao mực nước Hệ số phân phối Mực nước dâng Mực nước dâng gia cường Mực nước chết Tổng điện năng năm Chênh lệch tổ ng lươ ̣ng dòng chảy tính toán và thực đo Nghiên cứu khoa học Nhóm nghiên cứu. DANH MỤC BẢNG BIỂU Số hiệu Tên hình hình 2.1 Mưa trung bình tháng, năm thời đoạn 1980-2012 Dòng chảy các tháng mùa cạn trung bình nhiều năm và tỷ số phân 2.2 phối của nó so với dòng chảy năm 2.3 Các đặc trưng dòng chảy kiệt theo thời đoạn 3.1 Danh sách trạm khí tượng 3.2 Danh sách trạm thủy văn 3.3 Danh sách trạm đo mưa 3.4 Số liệu các trạm dùng để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình Danh sách các tiểu lưu vực của thượng nguồn sông Vu Gia - Thu 3.5 Bồn 3.5 Danh sách các lưu vực tính toán dòng chảy mùa cạn 3.6 Tỷ trọng lượng mưa các trạm cho các lưu vực tính toán Số liệu các trạm dùng để hiệu chỉnh mô hình LV Nông Sơn, 3.7 Thành Mỹ Đánh giá kết quả hiệu chỉnh bộ thông số mô hình LV Nông Sơn, 3.8 Thành Mỹ Các bộ thông số sau khi đã hiệu chỉnh mô hình LV Nông Sơn, 3.9 Thành Mỹ Đánh giá kết quả kiểm định bộ thông số LV Nông Sơn, Thành 3.10 Mỹ Số liệu các trạm dùng để hiệu chỉnh lưu vực Sông Tranh 2 và 3.11 Đăk Mi 4 Đánh giá kết quả kiể m đinh ̣ bô ̣ thông số LV Sông Tranh 2 và 3.12 ĐăkMi 4 Các bộ thông số sau khi đã hiệu chỉnh LV Sông Tranh 2 và Đăk 3.13 Mi 4 Đánh giá kết quả kiểm định bộ thông số LV Sông Tranh 2 và Đăk 3.14 Mi Trang 15 17 18 29 29 29 31 31 33 35 37 37 40 40 43 43 46 46 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Số hiệu hình vẽ và đồ thị 1 1.1 2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 Tên hình vẽ và đồ thị Trang Mạng lưới sông Vu Gia - Thu Bồn và các hồ chứa thủy điện Tổng lượng dòng chảy các tháng mùa cạn. Bản đồ khu vực nghiên cứu Phân phối trong năm lưu lượng trung bình tháng tại một số trạm thuỷ văn trong hệ thống sông Vu Gia-Thu Bồn Hệ thống các hồ chứa lớn trên lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn Cấu trúc của mô hình NAM Sơ đồ mạng lưới trạm khí tượng, thủy văn và đo mưa trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn Các bước tính toán dòng chảy bằng mô hình MIKE-NAM Lưu vực thượng nguồn sông Vu Gia – Thu Bồn File số liệu lượng mưa, lượng bốc hơi làm đầu vào mô hình MIKE-NAM File số liệu lưu lượng làm đầu vào mô hình MIKE-NAM Khai báo thông số lưu vực Sơ đồ phân bố tỷ trọng lượng mưa các trạm đối với các lưu vực Thông số mô hình mưa dòng chảy MIKE-NAM Lưu lượng thực đo và tính toán trạm TV Nông Sơn (1/1/1980 - 31/8/2000) Lưu lượng thực đo và tính toán trạm TV Thành Mỹ (1/1/1980 - 31/8/2000) Lưu lượng thực đo và tính toán trạm TV Nông Sơn (1/1/1980 - 31/8/2000). Lưu lượng thực đo và tính toán trạm TV Thành Mỹ (1/1/1980 - 31/8/2000). Lưu lượng thực đo và tính toán tại hồ Sông Tranh 2 (1/1/2013 - 31/8/2016). Lưu lượng thực đo và tính toán tại hồ Đắk Mi 4 (1/1/2013 31/8/2016). Lưu lượng thực đo và tính toán tại hồ Sông Tranh 2 (10/2/2017 - 20/3/2017). 2 7 12 19 22 25 30 30 32 33 34 34 35 36 38 39 41 42 44 45 47 Số hiệu hình vẽ và đồ thị 3.17 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 Tên hình vẽ và đồ thị Lưu lượng thực đo và tính toán tại hồ Đắk Mi 4 (10/2/2017 20/3/2017). Bản tin dự báo định lượng mưa 10 ngày, từ ngày 01 – 10/4/2017 Bản tin dự báo định lượng mưa 10 ngày, từ ngày 11 – 20/4/2017 Bản tin dự báo định lượng mưa 10 ngày, từ ngày 21 30/4/2017 Lưu lượng thực đo và tính toán tại hồ Sông Tranh 2 (1/4/2017 - 10/4/2017). Lưu lượng thực đo và tính toán tại hồ Đắks Mi 4 (1/4/2017 10/4/2017). Lưu lượng thực đo và tính toán tại hồ Sông Tranh 2 (11/4/2017 - 20/4/2017). Lưu lượng thực đo và tính toán tại hồ Đắk Mi 4 (11/4/2017 20/4/2017). Lưu lượng thực đo và tính toán tại hồ Sông Tranh 2 (21/4/2017 - 30/4/2017) Lưu lượng thực đo và tính toán tại hồ Đắk Mi 4 (21/4/2017 30/4/2017). Trang 48 52 52 53 54 54 55 55 56 56 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong những năm gần đây do biến đổi khí hậu, nền nhiệt độ nóng lên, mưa ít đi đã gây nên các đợt hạn hán nghiêm trọng kéo dài cả tháng hoặc nhiều tháng liên tục, có nơi hạn hán kéo dài cả năm hoặc vài năm liên tiếp. Nhìn chung, nhịp độ xuất hiện hạn hán, thiếu nước ngày càng gia tăng, tác hại của nó đối với các ngành kinh tế quốc dân, đặc biệt là sản xuất nông, lâm, ngư nghiệp và môi trường sinh thái ngày càng lớn. Nhìn chung, nhịp độ xuất hiện hạn hán, thiếu nước ngày càng gia tăng, tác hại của nó đối với các ngành kinh tế quốc dân, đặc biệt là sản xuất nông, lâm, ngư nghiệp và môi trường sinh thái ngày càng lớn. Có thể nêu các ví dụ điển hình về thiệt hại do hạn hán trong những qua như sau: Đông xuân 1994/1995, hạn xảy ra gay gắt ở một số tỉnh thuộc cao nguyên Trung Bộ. Trong đó, Đắk Lắk đã bị hạn chưa từng thấy trong 50 năm qua làm ảnh hưởng rất lớn đến cây trồng, đặc biệt là cà phê - nguồn kinh tế lớn của nhân dân địa phương, nước sinh hoạt hàng ngày cũng bị thiếu nghiêm trọng. Thiệt hại cho sản xuất khoảng 600 tỷ đồng. Đông xuân 1995/1996, hạn cũng đã xảy ra ở nhiều nơi trên phạm vi toàn quốc. ở Trung du, miền núi Bắc Bộ diện tích bị hạn là 13.380 ha, ở đồng bằng Bắc Bộ là 100.000 ha. Hạn xảy ra nghiêm trọng ở các tỉnh thuộc khu vực Tây Nguyên. Đông xuân 1997/1998 xảy ra hạn trầm trọng trên diện rộng, với ảnh hưởng của El Nino hoạt động mạnh từ tháng 11/1997 đến tháng 5/1998 làm cho nhiều nước trên thế giới bị hạn hán nghiêm trọng, gây tổn thất lớn cho nền kinh tế và sự phát triển của xã hội. Chỉ tính riêng thiệt hại về vật chất trong nông nghiệp ở Việt Nam đã tới con số 5.000 tỷ đồng và trên 5,5 triệu người chủ yếu là tập trung ở miền Trung, Đông Nam Bộ và Tây Nguyên bị thiếu nước sinh hoạt trầm trọng. Như vậy, hạn hán là một hiện tượng tự nhiên được coi là thiên tai (đứng hàng thứ 3 sau lũ lụt và bão), tạo thành do sự thiếu hụt nghiêm trọng lượng mưa so với chuẩn trong điều kiện nhiệt độ không khí cao, kéo dài làm cạn kiệt nguồn nước dự trữ ở các sông, suối, hồ chứa, suy kiệt lượng ẩm trong đất, ảnh hưởng đến sự phát triển bình thường của cây trồng, làm mùa màng bị giảm sút hoặc mất trắng, gây hậu quả nghiêm trọng đến đời sống chính trị, kinh tế - xã hội. Do đó, buộc chúng ta phải có cách nhìn khác đối với thiên tai hạn hán, để có giải pháp hữu hiệu làm giảm nhẹ thiệt hại do hạn hán gây ra. Năm 2010: do tình hình nắng nóng gay gắt, liên tục trong các tháng 01, tháng 02 nên đến đầu tháng 3 dòng chảy trên các sông hệ Thu Bồn xuống thấp hơn cùng kỳ từ 0,3 đến 0,4 mét, nước mặn theo thuỷ triều xâm nhập sâu vào hạ lưu sông, đến cửa hút các trạm bơm, do vậy một số trạm bơm trên sông Thu Bồn không hoạt động được 2 vì nguồn nước bị nhiễm mặn. Riêng khu vực Tứ câu (Điện Bàn) có 176,69 ha không sản xuất được. Năm 2012: Vụ Hè Thu 2012, khu vực Tứ Câu do nguồn nước thường xuyên bị nhiễm mặn nên có 30,01 ha cuối kênh không thể sản xuất được. Năm 2013 khu vực sông Vu Gia, mực nước tại Ái Nghĩa xuống thấp kết hợp với việc bồi lấp lòng sông nên phải đào vét sông mới có nước để trạm bơm Ái Nghĩa hoạt động, riêng khu vực Tứ Câu có 27,28 ha diện tích lúa không sản xuất được. Năm 2014, tình hình thời tiết tiếp tục khó khăn, vào mùa cạn do hoạt động của một số công trình thủy điện đã làm thay đổi sự phân bố dòng chảy theo không gian và thời gian, lưu lượng sông Vu Gia về phía hạ lưu đập giảm hẳn và dòng chảy bên sông Thu Bồn tăng lên rõ rệt (sông Cái tại Thành Mỹ thuộc hệ thống sông Vu Gia chỉ đạt 10% lưu lượng TBNN cùng kỳ; sông Thu Bồn tại Nông Sơn đạt 148%), hạn hán đã làm cho 458 ha không gieo sạ được, hơn 500 ha lúa nước miền núi đang gieo sạ bị thiếu nước. Hình 1: Mạng lưới sông Vu Gia - Thu Bồn và các hồ chứa thủy điện Hiện nay, trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn có khá nhiều hồ chứa thủy điệnđây là một trong nguồn cung cấp nước quan trọng trong mùa khô. Tuy nhiên, việc vận hành liên hồ như thế nào để phát huy hiệu quả cao nhất, vừa đảm bảo chống hạn cho hạ du, vừa đảm bảo sản lượng điện phục vụ kinh tế xã hội đồng thời giảm thiểu thất thoát nguồn nước là một vấn đề cần phải nghiên cứu kỹ. Đề tài này sẽ tập trung giải quyết những vấn đề trên. 3 Năm 2015, Chính phủ đã ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn (số 1537/QĐ-TTg) đã có quy định về vận hành các hồ chứa A Vương, Đăk Mi 4, Sông Tranh 2, sông Bung 4, Sông Bung 4A và Sông Bung 5 trong mùa cạn. Nguyên tắc vận hành trong mùa cạn như sau: - Vận hành hồ theo các thời kỳ sử dụng nước gia tăng, sử dụng nước bình thường và theo thời đoạn 10 ngày. - Vận hành các hồ theo giá trị mực nước tại các Trạm TV Ái Nghĩa và Giao Thủy. - Trong thời gian vận hành hồ chứa phải căn cứ vào mực nước hồ hiện tại và dự báo dòng chảy đến hồ trung bình trong 10 ngày tới để điều chỉnh việc vận hành sao cho mực nước hồ tại các thời điểm tương ứng không nhỏ hơn gía trị giới hạn dưới của các hồ. Với quy trình vận hành liên hồ chứa đã ban hành thì ta thấy công tác dự báo dòng chảy đến hồ trong thời đoạn 10 ngày đóng vai trò quan trọng trong việc điều hành hiệu quả các hồ chứa theo thời gian thực. Làm cơ sở cho việc vận hành liên hồ như thế nào để phát huy hiệu quả cao nhất, vừa đảm bảo chống hạn cho hạ du, vừa đảm bảo sản lượng điện phục vụ kinh tế xã hội, đồng thời giảm thiểu thất thoát nguồn nước. Do đó tác giả chọn đề tài Ứng dụng mô hình thủy văn dự báo dòng chảy mùa cạn với thời đoạn 10 ngày phục vụ vận hành một số hồ chứa thượng nguồn sông Vu Gia - Thu Bồn. 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu áp dụng mô hình toán để tính toán dự báo lưu lượng 10 ngày trong mùa cạn tại các vị trí hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2, Đak Mi 4 và trạm TV Nông Sơn, Thành Mỹ thuộc hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn, làm cơ sở để đề xuất vận hành theo Quy trình vận hành liên hồ chứa của Chính phủ. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Dự báo dòng chảy đến các nút hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2, Đắk Mi 4 và các vị trí trạm TV Nông Sơn, Thành Mỹ. Phạm vị nghiên cứu: - Phạm vi không gian: Khu vực nghiên cứu được lựa chọn là vùng thượng nguồn sông Vu Gia - Thu Bồn. - Phạm vi thời gian: Dự báo dòng chảy đến thượng lưu sông Vu Gia - Thu Bồn trong mùa cạn. 4. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập, xử lý và đánh giá số liệu: Thu thập và xử lý số liệu, các tài liệu liên quan cần thiết đến lĩnh vực nghiên cứu cũng như các nội dung tính toán trong báo cáo. - Phương pháp mô hình toán: Sử dụng mô hình MIKE-NAM để tính toán dòng 4 chảy từ mưa trên các lưu vực bộ phận trong mùa cạn. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Là tài liệu phục vụ cho xây dựng, phát triển kinh tế xã hội có liên quan đến nguồn tài nguyên nuớc. Là tài liệu phục vụ cho nghiên cứu khu vực thượng nguồn sông Vu Gia - Thu Bồn. Kết quả cảnh báo, dự báo dòng chảy tại các hồ chứa Sông Tranh 2, Đắk Mi 4 làm cơ sở để các hồ chứa vận hành vừa đảm bảo mục tiêu phát điện vừa đảm bảo vận hành cấp nước cho hạ du trong mùa cạn. 6. Nội dung luận văn bao gồm Ngoài hai phần Mở đầu và Kết luận, kiến nghị đề tài gồm 4 chương: Chương 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu tính toán dòng chảy mùa cạn Chương 2. Đặc điểm điều kiện tự nhiên và dòng chảy mùa cạn trên sông Vu Gia - Thu Bồn Chương 3. Thiết lập mô hình thủy văn phục vụ dự báo dòng chảy 10 ngày mùa cạn cho thượng nguồn sông Vu Gia - Thu Bồn Chương 4. Dự báo thử nghiệm dòng chảy 10 ngày mùa cạn đến hồ chứa Sông Tranh 2 và Đắk Mi 4. 5 Chương 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU DÒNG CHẢY MÙA CẠN 1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu dòng chảy mùa cạn và điều tiết hồ chứa 1.1. 1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong nước Trong những năm gần đây, do tác động của biển đổi khí hậu, trong đó có hiện tượng ENSO đã gây ảnh hưởng rất lớn đến các yếu tố khí tượng và thuỷ văn toàn cầu nhất là khu vực nhiệt đới Thái Bình Dương. Qua kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả cho thấy, giá trị cực đại về số giờ nắng, nhiệt độ không khí, bốc thoát hơi tiềm năng thường xuất hiện vào các năm El-Nino; đỉnh lũ năm của phần lớn các sông lớn ở Việt Nam thường xảy ra vào những năm La-Nina. Giá trị nhỏ nhất của độ ẩm tương đối, lượng mưa và dòng chảy thường xuất hiện vào các năm El-Nino và dẫn đến sự thiếu nước, hạn trong các vụ Đông Xuân ở các tỉnh miền Trung và Nam Bộ. Về khoa học kỹ thuật, hiện nay với sự hỗ trợ của máy móc thiết bị, nghiên cứu và ứng dụng các mô hình hiện đại vào tính toán và dự báo TV ngày càng trở nên phổ biến. Các mô hình được nghiên cứu và ứng dụng khá rộng rãi trong lĩnh vực dự báo thủy văn gồm: Mô hình SSARR, TANK,... Ngoài ra, về phương diện dự báo hạn vừa, hạn dài trong thuỷ văn cũng đã được nghiên cứu ứng dụng như phương pháp phân tích chuỗi thời gian - như mô hình ARIMA, các phương pháp vật lý thống kê xét tương quan các yếu tố thuộc loại mô hình tất định kết hợp với dự báo mưa dài hạn. Các công trình nghiên cứu về dự báo dòng chảy mùa cạn trong những năm gần đây đã được nghiên cứu sâu. Các công trình nghiên cứu về nguồn nước nói chung, dự báo thủy văn nói riêng chủ yếu do các đơn vị, tổ chức khoa học thực hiện như: Viện Quy hoạch Thủy lợi, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, Trung tâm dự báo KTTV Trung ương, Viện Địa lý, Viện Khoa học Thủy lợi, Trường Đại học Thủy lợi,... Nội dung các công trình nghiên cứu tập trung vào đánh giá nguồn nước, dự báo dòng chảy, cân bằng nước, điều tiết hồ chứa,... Hạn hán là một hiện tượng tự nhiên được coi là thiên tai đứng hàng thứ 3 sau lũ lụt và bão, tạo thành do sự thiếu hụt nghiêm trọng lượng mưa so với chuẩn trong điều kiện nhiệt độ không khí cao, kéo dài làm cạn kiệt nguồn nước dự trữ ở các sông, suối, hồ chứa, suy kiệt lượng ẩm trong đất, ảnh hưởng đến sự phát triển bình thường của cây trồng, làm mùa màng bị giảm sút hoặc mất trắng, gây hậu quả nghiêm trọng đến đời sống chính trị, kinh tế - xã hội. Hạn thuỷ văn xảy ra cùng pha với hạn khí tượng và hạn nông nghiệp. Cũng là sự thiếu hụt giáng thuỷ trong một thời gian dài làm cạn kiệt nước trên các sông ngòi, dòng chảy, hồ chứa. Hạn thuỷ văn được đặc trưng bằng sự suy giảm dòng chảy sông và thiếu hụt các nguồn nước mặt và nước ngầm. 6 Bài toán vận hành hệ thống hồ chứa là một trong những bài toán được nhiều cơ quan nghiên cứu quan tâm như các Viện Khoa học thủy lợi Việt Nam, Viện Cơ học, Viện khoa học Khí tượng Thủy văn, cũng như các trường Đại học trong nước nghiên cứu ứng dụng vào thực tiễn hệ thống các hồ chứa ở nước ta. Ngày 13/10/2010 Phó Thủ tướng Hoàng Trung Hải đã ký văn bản số 1879/QĐTTg phê duyệt danh mục các hồ thủy lợi, thủy điện trên lưu vực sông phải xây dựng quy trình vận hành liên hồ chứa. Theo đó, các hồ chứa xây dựng trên lưu vực 11 sông đã đươ ̣c ghi trong văn bản này phải xây dựng quy trình vận hành liên hồ chứa để thống nhất về việc vận hành liên hồ, đảm bảo an toàn công trình, giảm lũ cho hạ du trong mùa lũ, đảm bảo dòng chảy tối thiểu trên sông và nhu cầu sử dụng nước tối thiểu ở hạ du trong mùa cạn, và đảm bảo hiệu quả phát điện. Hiện có 11 quy trình vận hành liên hồ chứa trên 11 lưu vực sông được ban hành, trong đó có 10 quy trình vận hành trong cả năm và 01 quy trình vận hành trong mùa lũ. Tuy nhiên, do thời gian thực hiện các quy trình còn tương đối ít, đặc biệt là quy trình vận hành liên hồ chứa trong mùa cạn (hầu hết các quy trình mới được ban hành cuối năm 2014 và cuối 2015) nên một số bất cập phát sinh chưa kịp điều chỉnh khiến hiệu quả vận hành chưa cao, thậm chí gây lúng túng, bất nhất ở một vài địa phương. Thực tế cho thấy các quy định vận hành liên hồ chứa cần “mềm” hơn nhằm đảm bảo sự phối hợp nhịp nhàng giữa việc tích nước phát điện và xả nước phục vụ nhu cầu sinh hoạt và sản xuất ở hạ du. Quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn được Thủ tướng Chính phủ ban hành. Theo đó, hàng năm các hồ: A Vương, Đắk Mi 4, Sông Tranh 2, Sông Bung 4, Sông Bung 4A và Sông Bung 5 trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn phải vận hành theo nguyên tắc thứ tự ưu tiên: Trong mùa lũ, đảm bảo an toàn công trình; góp phần giảm lũ cho hạ du; đảm bảo hiệu quả phát điện. Trong mùa cạn, phải vận hành theo nguyên tắc thứ tự ưu tiên: Đảm bảo an toàn công trình, đảm bảo dòng chảy tối thiểu trên sông và nhu cầu sử dụng nước tối thiểu ở hạ du; đảm bảo hiệu quả phát điện. Quy trình nêu rõ, mùa lũ từ ngày 01 tháng 9 đến ngày 15 tháng 12; mùa cạn từ ngày 16 tháng 12 đến ngày 31 tháng 8 năm sau. 7 TỔNG LƯỢNG DÒNG CHẢY CÁC THÁNG MÙA CẠN TẠI 2 TRẠM THÀNH MỸ VÀ NÔNG SƠN 6 3 W(10 m ) Thành Mỹ Nông Sơn 800 700 600 500 400 300 200 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tháng Hình 1.1: Tổng lượng dòng chảy các tháng mùa cạn. (Nguồ n: Đặc điể m KTTV Quảng Nam 2013) Quy trình quy định rõ, việc phân bổ nguồn nước của các hồ chứa để bảo đảm khả năng điều tiết của từng hồ, đáp ứng nhu cầu sử dụng nước trong suốt thời gian mùa cạn, đặc biệt là những năm cạn kiệt, thiếu nước vẫn phải bảo đảm đến cuối mùa cạn, đồng thời tránh việc lãng phí, khi thừa nước, khi thiếu nước. Hơn nữa, Quy trình còn quy định mực nước tối thiểu của từng hồ vào đầu mùa cạn và từng thời đoạn 10 ngày tiếp theo cho đến cuối mùa cạn để cân bằng hồ, cân đối nguồn nước trên cơ sở lượng nước nước đến, lưu lượng xả của từng hồ. Những chỉ số mực nước tối thiểu trên được quy định cụ thể, dựa trên những tính toán khoa học. Nếu các chủ hồ nghiêm túc vận hành điều tiết hồ theo đúng các chỉ số được đưa ra, nhu cầu tối thiểu về nước cho hạ du sẽ được đảm bảo, hơn nữa, an toàn hồ chứa cũng sẽ được đảm bảo. Các đề tài về lĩnh vực dự báo dòng chảy cạn và cảnh báo hạn hán đã được nghiên cứu rất sâu ở Việt Nam. Sau đây là một số đề tài tiêu biểu: 1 - Đề tài NCKH cấp Tổng cục KTTV: “Dự báo hạn dài hạn thời kỳ hè thu (tháng VII-IX) khu vực đồng bằng và trung du Bắc Bộ” thực hiện năm 2001 [1]. Đề tài đã xác định chỉ tiêu hạn, đánh giá tác động của hiện tượng ENSO đến tình hình khô hạn - úng ngập và xây dựng một loạt phương trình hồi quy dự báo hạn - úng ở các tỉnh đồng bằng và trung du Bắc Bộ. Phương pháp này đã được đưa vào dự báo thử nghiệm trong năm 2002, kết quả tốt. 2 - Viện Quy hoạch Thủy lợi thực hiện tiểu dự án “Xây dựng quy trình vận hành hồ chứa bậc thang sông Đà và Lô điều tiết nước trong mùa khô cho hạ du sông Hồng – Thái Bình” do TS. Tô Trung Nghĩa làm chủ nhiệm [4]. Dự án thực hiện từ 2006. 8 3 - Đề tài “Đánh giá tác động của các hệ thống hồ chứa trên sông Đà, sông Lô đến dòng chảy mùa cạn hạ du sông Hồng và đề xuất giải pháp đảm bảo nguồn nước hạ du”, 2009. Do TS. Nguyễn Lan Châu làm chủ nhiệm [8] đã xây dựng công nghệ dự báo dòng chảy 5 ngày mùa cạn trên hệ thống sông Hồng. 4 - Chuyên đề “Hạn hán và sa mạc hóa ở Việt Nam” do Cục Quản lý Nước và Công trình Thủy lợi thực hiện trong khuôn khổ Dự án VIE/97/002 - Hỗ trợ hệ thống quản lý thiên tai ở Việt Nam [3] cũng đề cập đến các vấn đề về: (i) Hiện trạng hạn hán và tác động của hạn hán đến kinh tế xã hội ở nước ta; (ii) Đánh giá kết quả các biện pháp phòng chống hạn và sa mạc hóa đã thực hiện ở Việt Nam; (iii) Chiến lược phòng chống và giảm nhẹ thiệt hại do hạn hán và sa mạc hóa gây ra. 5 - Chuyên đề: “Thử nghiệm xây dựng mô hình dự báo hạn ở 7 vùng khí hậu Việt Nam trên cơ sở mối quan hệ giữa nhiệt độ mặt nước biển với chỉ số khô hạn” (2001), do ThS. Nguyễn Đức Hậu và TS. Phạm Đức Thi [2] cùng thực hiện. Đã xác định chỉ tiêu hạn, đánh giá tác động của hiện tượng ENSO đến tình hình hạn và xây dựng một loạt phương trình hồi quy dự báo hạn cho 7 vùng khí hậu Việt Nam: Tây Bắc, vùng núi phía Bắc, đồng bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ, Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ. Các đề tài liên quan đến lĩnh vực dự báo dòng chảy mùa cạn và cảnh báo hạn hán trên hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn gồm: Dự án “Điều tra đánh giá tình hình khai thác và sử dụng tài nguyên nước lưu vực Vu Gia – Thu Bồn” Viện Quy hoạch thủy lợi, 2006 [6]. Đề tài này đã sử dụng mô hình thủy văn, thủy lực thuộc họ Mike để tính toán dòng chảy và trữ lượng nước cho lưu vực. Sản phẩm đề tài phục vụ cho công tác quy hoạch phát triển kinh tế xã hội, xây dựng các công trình cấp nước cũng như quy hoạch sản xuất trên toàn lưu vực. Hiện nay, do tốc độ phát triển nhanh chóng của hạ tầng kỹ thuật cũng như dân sinh trên lưu vực, do tác động của con người như chặt phá rừng, xây dựng hệ thống hồ chứa, phát triển công nghiệp và biến đổi khí hậu làm cho nhiều dữ liệu đầu vào bị thay đổi cần được cập nhật bổ sung. Sản phẩm đề tài chủ yếu tính toán cân bằng nước, không xây dựng công cụ tính toán dự báo nên không sử dụng trực tiếp trong dự báo tác nghiệp được. Đề tài nghiên cứu khoa học độc lập cấp nhà nước 2007 - 2010 “Nghiên cứu đề xuất các giải pháp quản lý sử dụng tổng hợp tài nguyên nước lưu vực Vu Gia – sông Hàn đáp ứng nhu cầu phát triển bền vững thành phố Đà Nẵng” mã số ĐTĐL.2007G/43 do PGS.TS Nguyễn Hồng Khánh làm chủ nhiệm [9] đã sử dụng mô hình thủy văn phân bố MARINE, thủy lực 1 chiều, 2 chiều, chất lượng nước, truyền lũ, ngập lụt và đề xuất kế hoạch chiến lược quản lý, sử dụng tổng hợp tài nguyên nước sông Vu Gia. Đây là một đề tài có sản phẩm nghiên cứu rất quan trọng phục vụ cho chiến lược quản lý, quy hoạch nguồn nước phục vụ thành phố Đà Nẵng, một trong những thành phố đang có sự phát triển nhanh chóng tại khu vực Miền Trung. Đề tài đã tính toán cân 9 bằng nước, trữ lượng nước, khả năng cấp nước cho thành phố, tuy nhiên không xây dựng công cụ dự báo để vận hành cụ thể một hoạt động nào trên sông. Dự án “Lập quy trình vận hành liên hồ chứa Vu Gia – Thu Bồn” do Cục Quản lý Tài nguyên nước [12] thực hiện năm 2010-2014 đã nghiên cứu đánh giá nhu cầu sử dụng nước hạ lưu sông Vu Gia – Thu Bồn và việc vận hành 4 hồ chứa Đăk Mi 4, A Vương, Sông Tranh 2 và Sông Bung 4 để đảm bảo sử dụng nước ở hạ du trong mùa cạn. Theo quy trình này thì trạm TV Ái Nghĩa trên sông Vu Gia và trạm TV Giao Thủy trên sông Thu Bồn được chọn làm điểm kiểm soát dòng chảy mùa cạn. Quy trình quy định để đảm bảo sử dụng nước cho hạ du thì mực nước tại Ái Nghĩa là 2.8m và Giao Thủy là 1.16m trong thời kỳ sử dụng nước gia tăng (từ ngày 11 tháng 5 đến ngày 10 tháng 6) và tại Ái Nghĩa là 2.67m và Giao Thủy là 1.02m trong thời kỳ sử dụng nước bình thường (từ ngày 16 tháng 12 đến ngày 10 tháng 5 năm sau) và (từ ngày 11 tháng 6 đến ngày 31 tháng 8). Quy trình được ban hành sẽ là hành lang pháp lý quan trọng điều tiết lượng nước phục vụ dân sinh – kinh tế cả khu vực hạ du của hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn, điều chỉnh hoạt động của nhiều đơn vị liên quan trong đó cả lĩnh vực quản lý của địa phương, hệ thống hồ chứa và cũng như công tác dự báo dòng chảy đến các điểm kiểm soát dòng chảy để phục vụ cho việc vận hành liên hồ trong mùa cạn. 1.1.2. Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước Hiện nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ, dự báo thủy văn trên thế giới đã có nhiều chuyển biến theo xu hướng mô hình hóa sự vận động của các yếu tố thủy văn. Quá trình hình thành và vận động của dòng chảy sông ngòi được mô phỏng bằng các mô hình thủy văn, thủy lực. Các mô hình thủy văn, thủy lực sử dụng các phương pháp mô phỏng, tính toán và cho kết quả đầu ra tùy thuộc vào đặc điểm của các lưu vực (vùng khí hậu, địa hình, phạm vi,...) và các mục đích sử dụng sản phẩm. Một số mô hình thủy văn, thủy lực điển hình có khả năng ứng dụng trong dự báo thủy văn đã được các tổ chức khoa học trên thế giới nghiên cứu xây dựng. Dòng chảy hạ du chịu tác động mạnh bởi thủy triều. Việc dự tính thủy triều trên thế giới cũng đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu, có thể kể đến công trình nghiên cứu của Lamb, 1932; Proudman, 1952 khi các tác giả này giải hệ các phương trình thủy động lực học 2 chiều mô phỏng hiện tượng thủy triều trong vùng nước sâu. Tiếp đến các nghiên cứu khác dựa vào hệ phương trình nước nông 2 chiều để mô phỏng các quá trình lan truyền triều vào khu vực ven bờ như Dronker và cộng sự, 1955; Wunsch, C.H., 1968. Với sự phát triển của nhiều lý thuyết và sơ đồ tính toán mới, các quá trình vật lý khác ảnh hưởng đến quá trình lan truyền triều như nhiệt độ, độ mặn, gió, sóng cũng lần lượt được đưa vào nghiên cứu trong các nghiên cứu của Rinsenberg, S.J., Rattray, J.M., 1975; Winant, C.D. và Bratkovich, A.W., 1981; Kato và cộng sự, 1982; Forbed và Groves, 1987…). 10 1.2. Phạm vi tính toán của đề tài Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới cho thấy trong thời gian qua đã phát triển mạnh về công cụ tính toán cũng như các công trình nghiên cứu, nhưng do hệ thống sông mỗi lưu vực có đặc thù riêng, trong hệ thống hồ chứa, mỗi hồ chứa có những mục tiêu khác nhau, do đó cách tiếp cận mỗi nơi đều khác nhau, và bài toán vận hành hệ thống hồ chứa trong mùa cạn phụ thuộc vào đặc điểm địa hình, địa chất, khí hậu của từng lưu vực sông, các mục tiêu khác nhau của hệ thống hồ chứa trên lưu vực đó, điều kiện về số liệu đo đạc....từ đó mới có thể đưa ra sách lược vận hành cụ thể phù hợp cho mỗi lưu vực khác nhau. Các nhà khoa học đã cung cấp cơ sở khoa học, công nghệ, công cụ bước đầu đáp ứng một phần yêu cầu của công tác dự báo nguồn nước mùa cạn gây nên trên các hệ thống sông, đặc biệt khu vực Nam Bộ đã có nhiều công cụ phục vụ dự báo. Đối với Hệ thống Sông Vu Gia – Thu Bồn mới chỉ có các nghiên cứu tính toán xâm nhập mặn trên hệ thống sông, chưa có nghiên cứu công nghệ dự báo dòng chảy mùa cạn. Việc nghiên cứu cảnh báo, dự báo dòng chảy mùa cạn trên hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn vẫn còn một số vấn đề tồn tại: - Chưa có công cụ cảnh báo tình trạng thiếu nước cạn kiệt trên lưu vực sông. - Chưa có một công nghệ hoàn chỉnh để dự báo quá trình dòng chảy trong mùa cạn phục vụ cho công tác phòng chống và giảm nhẹ thiên tai cũng như khai thác hợp lý tài nguyên nước trên lưu vực sông. - Các nghiên cứu về phương pháp, công nghệ cảnh báo tình trạng thiếu nước phục vụ kinh tế - xã hội trên hệ thống sông đã được xây dựng nhưng chưa được đưa vào thực hiện trong nghiệp vụ. Đặc biệt, đề tài KC08.22 đã xây dựng được các công cụ và chỉ tiêu dự báo mùa cạn và cảnh báo hạn hán ở lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn. Tuy nhiên, đây mới là các kết quả ban đầu chưa đưa vào nghiệp vụ dự báo nguồn nước mùa cạn. Hiện nay, ngành khí tượng thủy văn đang vận hành các hệ thống mô hình khu vực phân giải cao như mô hình HRM của Đức, WRF của Mỹ,… cùng với các hệ thống dự báo tổ hợp hạn ngắn và hạn vừa. Hàng ngày, các hệ thống dự báo thời tiết số trị nói trên cung cấp từ 2 đến 4 bản tin dự báo định lượng các yếu tố thời tiết tổ hợp với thời gian dự báo là 5-10 ngày. Tuy nhiên kết quả chưa đáp ứng được bài toán dự báo dòng chảy trên lưu vực nghiên cứu. Mô hình dự báo thời tiết WRF trong thời gian gần đây đã được cộng đồng các nhà nghiên cứu, ứng dụng tập trung vào nâng cấp để hoàn thiện các cơ chế động lực của mô hình, hoàn thiện các sơ đồ tham số hóa nhằm nâng cao chất lượng dự báo thời tiết hạn ngắn. Đến nay đã có phiên bản V3.6 ra đời 18/9/2014 với hệ thống mã nguồn mở và cung cấp miễn phí trên internet; bên cạnh đó hệ thống mô hình toàn cầu cũng đã đầu tư đồng bộ, đến nay đã cung cấp kết quả dự báo trường toàn cầu cho các mô hình 11 khu vực đến hạn dự báo 384 giờ với độ phân giải của lưới là 0.25 độ. Hiện nay, do tác động của hoạt động kinh tế xã hội, các công trình điều tiết nước nên kết quả dự báo từ các phương án xây dựng trước đây không còn phù hợp, kết quả không sát với thực tế và nhu cầu của các đối tượng sử dụng sản phẩm. Đồng thời hiện nay với sự phát triển nhanh chóng của khoa học dự báo và hỗ trợ của máy tính, sản phẩm dự báo chi tiết hơn (dự báo quá trình thay cho đặc trưng thời đoạn), thời gian dự kiến được kéo dài hơn; độ chính xác cao hơn và tần suất bản tin nhiều hơn, đáp ứng được phần nào nhu cầu của xã hội. Từ yêu cầu thực tế về thông tin dòng chảy mùa cạn phục vụ điều tiết hồ chứa cung cấp nước cho nhu cầu dân sinh – kinh tế xã hội và phòng chống thiên tai hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn, cùng với khả năng ứng dụng của các mô hình tính toán dự báo, thông tin, số liệu, kết quả dự báo của các mô hình thời tiết, kế thừa các kết quả nghiên cứu đã có đề tài này sẽ giải quyết các vấn đề sau: 1- Ứng dụng sản phẩm mô hình dự báo thời tiết WRF trong mùa khô (thời gian dự kiến 10 ngày) làm đầu vào cho mô hình dự báo dòng chảy mùa cạn trên khu vực nghiên cứu. 2- Nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy văn vào dự báo dòng chảy- nguồn nước mùa cạn (thời gian dự kiến 10 ngày) cho các nút hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2, Đắk Mi 4 và các vị trí Trạm TV Nông Sơn, Thành Mỹ trên hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn trên cơ sở dự báo thời tiết bằng mô hình số trị. Công nghệ được tích hợp các nghiên cứu ứng dụng các mô hình thủy văn, phân tích số liệu, tối ưu hóa. Sản phẩm đầu ra của công nghệ dự báo quá trình dòng chảy trên thượng nguồn hệ thống Vu Gia – Thu Bồn trong 10 ngày. Tin học hóa quy trình dự báo dòng chảy mùa cạn, đưa vào thực hiện trong dự báo thủy văn trên hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn. Hệ thống dự báo nguồn nước - dòng chảy mùa cạn (tại nút hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2, Đắk Mi 4 và vị trí trạm TV Nông Sơn, Thành Mỹ trên hệ thống sông Thu Bồn - Vu Gia) có các chức năng tính toán xác định quá trình dòng chảy với thời đoạn 10 ngày trên cơ sở sản phẩm của mô hình dự báo mưa số trị. 12 Chương 2. ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ DÒNG CHẢY MÙA CẠN TRÊN SÔNG VU GIA – THU BỒN 2.1. Điều kiện tự nhiên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn 2.1.1. Vi ̣trí điạ lý Sông Vu Gia - Thu Bồ n là hê ̣ thố ng sông lớn ở vùng Duyên hải Trung Trung Bô ̣. Toàn bô ̣ lưu vực nằ m ở sườn Đông của dãy Trường Sơn có diê ̣n tích lưu vực: 10.350 km2, trong đó diê ̣n tích nằ m ở tin ̉ h Kon Tum là: 301,7 km2, còn la ̣i chủ yế u thuô ̣c điạ phâ ̣n tỉnh Quảng Nam và thành phố Đà Nẵng. Hình 2.1: Bản đồ khu vực nghiên cứu (Nguồ n: Đặc điể m KTTV Quảng Nam 2013) Lưu vực có vi ̣ trí toa ̣ đô ̣: 16o03’ - 14o55’ vi ̃ đô ̣ Bắ c; 107o15’ - 108o24’ kinh đô ̣ Đông. Có ranh giới lưu vực: Phiá Bắ c giáp lưu vực sông Cu Đê, phiá Nam giáp lưu vực sông Trà Bồ ng và Sê San, phiá Tây giáp Lào và phiá Đông giáp biể n Đông và lưu vực sông Tam Kỳ. Lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồ n bao gồ m đấ t đai của 17 huyê ̣n, thành phố của 3 tin̉ h Kon Tum, Quảng Nam và Thành phố Đà Nẵng, đó là Bắc Trà My, Nam Trà My, Tiên Phước, Phước Sơn, Hiê ̣p Đức, Đông Giang, Tây Giang, Nam Giang, Quế Sơn, Duy Xuyên, Đa ̣i Lô ̣c, Điê ̣n Bàn, Thành phố Hội An, Hoà Vang - thành phố Đà Nẵng và mô ̣t phầ n của huyê ̣n Thăng Bin ̀ h, Đăk Glei (Kon Tum). 13 2.1.2. Điều kiện địa hình Nhìn chung điạ hình của lưu vực biế n đổ i khá phức ta ̣p và bi ̣chia cắ t ma ̣nh. Điạ hin ̀ h có xu hướng nghiêng dầ n từ Tây sang Đông đã ta ̣o cho lưu vực có 4 da ̣ng điạ hình chính sau: Vùng núi chiế m phầ n lớn diê ̣n tić h của lưu vực, dãy núi Trường Sơn có đô ̣ cao phổ biế n từ 500 ÷ 2.000 m. Đường phân thuỷ của lưu vực là những đin̉ h núi có đô ̣ cao từ 1.000 m ÷ 2.000 m, đươ ̣c kéo dài từ đèo Hải Vân ở phía Bắ c có cao đô ̣ 1.700 m sang phiá Tây rồ i Tây Nam và phiá Nam lưu vực hiǹ h thành mô ̣t cánh cung bao lấ y lưu vực. Điề u kiê ̣n điạ hiǹ h này rấ t thuâ ̣n lơ ̣i đón gió mùa Đông Bắ c và các hin ̀ h thái thời tiế t từ biể n Đông đưa la ̣i hiǹ h thành các vùng mưa lớn gây lũ cho miề n núi và ngâ ̣p lu ̣t cho vùng ha ̣ du. 2.1.3. Đă ̣c điểm sông ngòi Lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn là một trong 9 lưu vực sông lớn của cả nước và là lưu vực sông lớn nhất khu vực Trung Trung Bộ. Đây là lưu vực cung cấp nguồn nước chính cho tỉnh Quảng Nam và thành phố Đà Nẵng. Lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn gồm 2 lưu vực sông chính là Vu Gia và Thu Bồn, có diện tích lưu vực là 10350 km2, chiếm trên 80 % diện tích tỉnh Quảng Nam. Hai lưu vực sông Vu Gia và Thu Bồn kết nối - trao đổi nước với nhau qua sông Quảng Huế, sông Vĩnh Điện và một số sông khác. Dòng chính là sông Thu Bồn và sông Vu Gia có chiều dài khoảng 205 km. - Sông Thu Bồn: Sông Thu Bồn thượng nguồn gọi là sông Tranh hay sông Tĩnh Gia bắt nguồn từ sườn đông nam của dãy núi Ngọc Linh với độ cao trên 2000 m. Sông chảy theo hướng bắc nam qua các huyện Trà My, Tiên Phước, Hiệp Đức, Quế Sơn; đến Giao Thuỷ sông chảy qua vùng đồng bằng các huyện Duy Xuyên, Điện Bàn, Hội An. Chiều dài sông chính đến cửa Đại (Hội An) là 198 km, diện tích lưu vực tính đến Giao Thủy (cách Hội An 30 km) là 3825 km2. Thượng lưu sông Thu Bồn có các nhánh lớn như: Sông Khang, Sông Vang, sông Tranh, sông Gềnh Gềnh. Sau đây là đặc trưng của một số sông nhánh chính ở thượng nguồn: - Sông ngọn Thu Bồn bắt nguồn từ núi Ngok Gle Long cao 1865 m ở huyện Phước Sơn. Sông chảy theo hướng tây nam - đông bắc và đổ vào bờ tả sông Thu Bồn. Sông dài 35 km, diện tích lưu vực 488 km2. - Sông Khang bắt nguồn từ dãy núi răng cưa cao 1152 m thuộc huyện Trà My, giáp gianh với huyện Trà Bồng tỉnh Quảng Ngãi, chảy theo hướng đông nam - tây bắc qua các huyện Trà My, Tiên Phước, Hiệp Đức và đổ vào phía bờ hữu sông Tranh (sông Thu Bồn) hạ lưu thị trấn Hiệp Đức. Chiều dài sông 57 km, diện tích lưu vực 609 km2. Sông Khang có một số nhánh lớn như sông Tiên với diện tích lưu vực 137 km2, sông Lung diện tích lưu vực 26 km2. - Sông Vang bắt nguồn từ vùng núi huyện Trà Bồng tỉnh Quảng Ngãi, chảy