Luận văn Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán mô phỏng lũ tràn đồng trên hệ thống sông Hương tỉnh Thừa Thiên Huế

mục lục

Trang

Lời cảm ơn. 2

Danh mục bảng. 5

Danh mục hình. 7

Mở đầu.9

Chương 1. Tổng quan về các mô hình và những nghiên cứu trước đây. 11

1.1. Một số mô hình mưa rào - dòng chảy thông dụng.11

1.1.1. Mô hình đường đơn vị.11

1.1.2. Mô hình TANK .13

1.1.3. Mô hình SSARR .14

1.1.4. Mô hình NAM.15

1.2. Một số mô hình thủy lực thông dụng.16

1.2.1. Mô hình VRSAP.17

1.2.2. Mô hình HEC-RAS.19

1.2.3. Mô hình MIKE 11 .20

1.2.4. Mô hình MIKE 21 .23

1.2.5. Mô hình MIKE FLOOD .25

1.2.6. Một số mô hình khác .28

1.3. Những nghiên cứu trước đây về lưu vực.30

1.4. Nhận xét .32

Chương 2. Tổng quan về lưu vực sông Hương. 34

2.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên lưu vực .34

2.1.1. Vị trí địa lý .34

2.1.2. Đặc điểm địa hình.35

2.1.3. Đặc điểm địa chất .39

2.1.4. Thảm phủ thực vật .40

2.1.5. Đặc điểm khí tượng .42

2.1.6. Đặc điểm thủy văn.47

2.2. Tình hình mưa - lũ trên hệ thống sông Hương .52

2.2.1. Mưa lũ và các hình thế thời tiết gây mưa lũ lớn.52

2.2.2. Tổ hợp mưa lũ trên 3 nhánh sông .53

2.2.3. Đặc điểm dòng chảy lũ .55

2.3. Các công trình tác động đến dòng lũ .59

2.4. Tình hình dân sinh kinh tế .62

2.5. Nhận xét .64

Chương 3. Tính toán thủy lực hệ thống sông Hương

bằng mô hình kết hợp 1 và 2 chiều. 65

3.1. Tình hình tài liệu.65

3.1.1. Tài liệu chuỗi thời gian .65

3.1.2. Dữ liệu địa hình và không gian .67

3.2. Thiết lập mô hình một chiều MIKE 11 .69

3.2.1. Phạm vi mô phỏng MIKE 11 .69

3.2.2. Thiết lập mô hình thủy lực mạng sông .71

3.2.3. Mô phỏng, hiệu chỉnh sơ bộ.75

3.3. Thiết lập biên trên cho mô hình MIKE 11 .78

3.3.1. Phân chia lưu vực.78

3.3.2. Xác định trọng số các trạm quan trắc .79

3.3.3. Hiệu chỉnh mô hình .80

3.3.4. Xác định thông số.81

3.3.5. Kết quả mô phỏng mưa - dòng chảy.83

3.3.6. Kết nối mô hình NAM với mô hình MIKE 11.84

3.4. Thiết lập mô hình hai chiều MIKE 21 .86

3.4.1. Thiết lập bản đồ cao độ số Bathymetry .86

3.4.2. Các thông số cơ bản của mô hình.88

3.4.3. Điều kiện biên của mô hình .89

3.4.4. Mô phỏng sơ bộ.91

3.5. Hiệu chỉnh mô hình MIKE FLOOD với trận lũ 11/2004.91

3.5.1. Thiết lập các kết nối.91

3.5.2. Mô phỏng và hiệu chỉnh mô hình.94

3.5.3. Kết quả mô phỏng .98

3.6. Kiểm định mô hình MIKE FLOOD với trận lũ 11/1999 . 102

3.6.1. Kiểm định mô hình. 102

3.6.2. Kết quả mô phỏng . 105

3.6.3. So sánh kết quả tính toán . 109

3.6.4. Nhận xét, đánh giá trận lũ tháng 11/1999. 112

Kết luận. 113

Tài liệu tham khảo. 116

Phụ lục

pdf117 trang | Chia sẻ: maiphuongdc | Ngày: 10/09/2013 | Lượt xem: 516 | Lượt tải: 13download
Tóm tắt tài liệu Luận văn Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán mô phỏng lũ tràn đồng trên hệ thống sông Hương tỉnh Thừa Thiên Huế, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
thất (thường lấy 100 mm/tháng) với tần suất vượt 50%. Mùa mưa phụ thuộc theo vùng và theo cấp lượng mưa. Với X0  2.500 mm, mùa mưa tháng 9  12. Mùa khô tháng 01  4. Trong đó tồn tại 2 tháng mưa lũ tiểu mãn 5  6. Với 2.500 è X0  3.500 mm mùa mưa tháng 8  12. Mùa khô từ tháng 01  7. Trong đó tồn tại 2 tháng mưa lũ tiểu mãn 5  6. -46- Với 3.500 è X0  4.500 mm mùa mưa tháng 4  12 (từ Hữu Trạch đến Ô Lâu); mùa khô 5  01 (từ Tả Trạch đến Bắc Hải Vân), không tồn tại 2 tháng mưa lũ tiểu mãn. Với 4.500 è X0  8.000 mm mùa mưa 4  6 đến suốt cả năm (Bạch Mã). Năm có mùa mưa suốt cả năm là năm 1999, A Lưới, Nam Đông, Bạch Mã. Ba tháng có lượng mưa lớn nhất là tháng 9  11. Tháng có lượng mưa lớn nhất trong năm là tháng 10. Năm có lượng mưa lớn nhất, có 3 tháng mưa lớn nhất, tháng lượng mưa lớn nhất là năm 1999 (Bảng 2.1.2). Bảng 2.1.2. Lượng mưa lớn nhất năm 1999 Đơn vị: mm/năm Trạm mưa Lượng mưa lớn nhất Lượng mưa 3 tháng lớn nhất (10  12/1999) Lượng mưa 1 tháng lớn nhất Nam Đông 6735,0 4125,1 2183,2 A Lưới 5911,0 4111,6 2590,5 Huế 5641,5 4381,9 2451,7 Phú ốc 5006,0 3795,7 1977,7 6. Bão Dọc bờ biển nước ta, bão ngày càng có xu thế tăng cả tần số lẫn cường độ, nhất là 30 năm gần đây (Bảng 2.1.3). Bảng 2.1.3. Thống kê số trận bão đổ bộ vào Việt Nam từ năm 1891 đến 1999 Năm  Năm Số trận bão (trận/năm) Năm  Năm Số trận bão (trận/năm) Năm  Năm Số trận bão (trận/năm) 1891  1900 3,6 1931  1940 5,2 1971  1980 6,7 1901  1910 5,3 1941  1950 2,9 1981  1990 6,7 1911  1920 3,3 1951  1960 4,4 1991  1999 6,3 1921  1930 3,1 1961  1970 5,7 Bình quân: từ 1891  1999 có 4,8 trận/năm. -47- 2.1.6. Đặc điểm thủy văn 1. Hệ thống sông ngòi Tỉnh Thừa Thiên Huế có 6 sông chảy vào đầm phá và một sông chảy trực tiếp ra biển (sông Bu Lu), 17 sông nhánh cấp I, 19 sông nhánh cấp II, 3 nhánh cấp III và 1 phân lưu (Lợi Nông). Trong đó, riêng sông Hương có 8 nhánh cấp I, 16 nhánh cấp II, 3 nhánh cấp III và 8 phân lưu, không kể những sông suối có độ dài nhỏ hơn 10 km. [21, 34, 42, 45] - Các lưu vực sông, suối trong vùng đều có độ cao bình quân lưu vực từ 200 m trở lên, thuộc vào các lưu vực có độ cao lớn hơn so với các sông suối thuộc duyên hải Việt Nam, vì vậy độ dốc bình quân lưu vực sông cũng đạt tới 20  29% nên các sông suối vùng này đều chảy khá thẳng với hệ số uốn khúc dao động trong khoảng 1,2  1,9. - Với địa hình trong vùng dốc, mức độ chia cắt ngang của bề mặt lớn nên mạng lưới sông suối của tỉnh Thừa Thiên Huế phát triển khá mạnh với mật độ lưới sông trung bình đạt 0,75 km/km2, không có phần trung lưu chuyển tiếp mà từ vùng núi dốc xuống ngay đồng bằng. Hệ thống sông Hương gồm 3 nhánh chính là sông Bồ, Hữu Trạch và Tả Trạch. Hai nhánh Hữu Trạch và Tả Trạch gặp nhau ở ngã ba Tuần, cách thành phố Huế 15 km về phía Nam, tạo thành dòng chính sông Hương, đến ngã ba Sình hội lưu với sông Bồ cách Huế 8 km về phía Bắc và đổ vào phá Tam Giang theo hướng Đông - Đông Bắc. Độ dài dòng sông chính là 104 km. Sông Hương bắt nguồn từ phía Đông dãy Trường Sơn và núi Bạch Mã, dòng chính chảy theo hướng Nam - Bắc và đổ ra biển thông qua hai cửa Thuận An, Tư Hiền. Vùng đồi núi chiếm trên 80% diện tích lưu vực, vùng cồn cát ven biển chiếm khoảng 5%, phần còn lại là đất có khả năng canh tác rộng khoảng 37.000 ha. Hệ thống sông ở Thừa Thiên Huế không có đê nhưng để ngăn mặn giữ ngọt, chống lũ tiểu mãn hoặc lũ sớm bảo đảm chắc hai vụ Đông Xuân và H’ Thu, đồng thời bảo đảm tiêu thoát lũ sớm, trên phá Tam Giang, đầm Cầu Hai đã xây dựng lên một hệ thống đê biển dài 162 km. Trong đó, phá Tam Giang là 74 km (Tây 43 km, Đông 31 km); đầm Thanh Lam - Thủy Tú - Hà Trung là 68 km (Tây 40 km, Đông 28 km); đầm Cầu Hai là 20 km (Đông 7 km, Tây 13 km). Các cống dưới đê, các cống ngăn mặn cửa Lác, Thảo Long, Diêm Trường... -48- 2. Các đặc trưng dòng chảy tháng, năm Các đặc trưng dòng chảy tháng, năm được tính từ số liệu thực đo và mô hình toán thủy văn cho thấy tài nguyên nước mặt Thừa Thiên Huế nói chung và lưu vực sông Hương nói riêng rất phong phú, lớn nhất toàn quốc. [13, 15, 20, 26, 37] Sự phân bố dòng chảy trong năm của lưu vực sông Hương hoàn toàn đồng bộ với sự phân bố mưa, lượng dòng chảy tập trung chủ yếu vào 4 tháng mùa mưa (từ tháng 9 đến tháng 12) chiếm 70  75% tổng lượng dòng chảy cả năm. Trong khi đó, thời gian mùa kiệt dài gấp đôi, mặc dù có thời kỳ lũ tiểu mãn vào tháng 5 và tháng 6 nhưng tổng lượng dòng chảy chỉ chiếm 25  30% tổng lượng dòng chảy cả năm. Dòng chảy của lưu vực bắt đầu tăng lên từ tháng 7, tháng 8 và đạt trị số cao nhất vào tháng 10, tháng 11 sau đó lại giảm dần cho đến tháng 5 năm sau. Đến tháng 5, tháng 6 do có mưa lũ tiểu mãn nên lượng dòng chảy tăng lên đáng kể, có thể lớn gấp 2 lần so với mấy tháng kiệt trước đó. Sau lũ tiểu mãn lượng dòng chảy giảm dần vào tháng 7 (riêng lưu vực sông Hữu Trạch lượng dòng chảy giảm tới tháng 8) rồi chuyển sang mùa lũ sớm và lũ chính vụ. Các đặc trưng dòng chảy năm của các nhánh sông chính được trình bày ở bảng 2.1.4. Bảng 2.1.4. Các đặc trưng thủy văn tại một số tuyến quan trắc Tuyến quan trắc Sông F (km2) Qo (m 3/s) M0 (l/skm 2) W0 (m 3) Thượng Nhật Tả Trạch 208 15,8 76 500  106 Dương Hòa Tả Trạch 720 58,8 82 1.856  106 Bình Điền Hữu Trạch 570 42,1 74 1.330  106 Cổ Bi Bồ 760 61,2 81 1.930  106 Hồ Truồi Truồi 75,3 11,8 157 372  106 Tổng lượng nước sản sinh ra do mưa trên toàn lưu vực sông Hương khoảng 7 tỷ m3. Sự biến động dòng chảy hàng năm các sông suối trên lưu vực là không lớn với hệ số biến đổi CV dao động trong khoảng từ 0,25  0,40. 3. Mùa lũ và mùa cạn Theo chỉ tiêu “vượt trung bình”: mùa lũ (mùa dòng chảy) là thời kỳ gồm những tháng có lưu lượng nước lớn hơn hoặc bằng lưu lượng nước trung bình năm tương ứng với tần suất vượt 50%   i itháng nămp Q Q 50%  . Với chỉ tiêu này, mùa lũ trên các sông trong hệ thống xảy ra từ tháng 10 đến tháng 12, mùa cạn kéo dài 9 tháng (tháng 01  9). -49- Theo chỉ tiêu “cấp nước”: mùa lũ (mùa dòng chảy mặt) là khoảng thời gian kế tiếp bắt đầu từ tháng nước sông dâng lên liên tục và kết thúc vào tháng có lượng nước lớn hơn hoặc bằng lượng nước trung bình năm tương ứng với tần suất vượt p  50%. Với chỉ tiêu này, mùa lũ trên hệ thống sông Hương xảy ra trước 1 tháng so với chỉ tiêu “vượt trung bình”, nghĩa là kéo dài 4 tháng (từ tháng 9  12), mùa cạn từ tháng 01  8. Trong mùa cạn tồn tại 2 tháng thường xuất hiện lũ tiểu mãn. 4. úng ngập Lũ lụt gây ngập sâu ở thành phố Huế, trung bình 2 năm thì có 1 năm Huế bị ngập sâu, song cũng có 5 năm liền bị ngập như năm 1995  1999, bốn năm liền như 1983  1986, mưa lũ gây ra ngập úng hàng năm ở đồng bằng sông Hương khá lớn [22, 23]. Nguyên nhân của việc ngập úng là do địa hình thấp, trũng và lũ tiểu mãn. Hàng năm vào vụ Đông Xuân phải tiêu úng khoảng 8.000  10.000 ha để cấy kịp thời vụ, còn vụ H’ Thu do lũ tiểu mãn cũng phải tiêu úng từ 3.000 đến 5.000 ha (Bảng 2.1.5). Tháng 5, 6 là thời kỳ mưa gây lũ tiểu mãn, những trận mưa lớn thường tập trung trong khoảng 2  3 ngày. Tháng 9  12 là thời kỳ mưa gây lũ chính vụ, lượng mưa tập trung chủ yếu khoảng 5 ngày. Bảng 2.1.5. Diện tích úng ngập tại Thừa Thiên Huế một số năm Vụ Đông Xuân (ha) Vụ Hè Thu (ha) Năm Diện tích gieo trồng Diện tích bị úng Diện tích gieo trồng Diện tích bị úng 1986 6.233 2.213 1987 6.529 1.900 1988 6.334 1.300 1989 7.526 3.553 1990 10.100 3.320 1991 8.550 4.580 1992 27.662 1.802 17.282 1993 27.508 8.000 17.086 5. Chế độ thủy triều Vùng cửa Thuận An - Hòa Duân có chế độ bán nhật triều đều và được coi là vùng vô triều duy nhất ở Việt Nam. Càng xa về phía Bắc và phía Nam tính không đều của nhật triều càng nổi trội. Biên độ triều trung bình kỳ cường A = 0,4  0,5 m. -50- Tài liệu quan trắc mực nước triều đồng thời tại 4 tuyến: Thuận An, Hòa Duân, Thảo Long, Tư Hiền từ ngày 07/5/2000 do Viện Khoa học Thủy lợi thực hiện (trong thời gian này cửa Hòa Duân đang bị bồi dần, trước khi bị lấp lại) cho thấy: + Thời gian kéo dài một con triều trung bình khoảng từ 13 giờ  12 giờ (11  14; 14  11; 13  12; 13  11...), biên độ cao nhất có thể đạt tới 65 cm (tại Hòa Duân). + Mực nước triều Thảo Long cao hơn trung bình so với Thuận An là 13 cm. + Mực nước triều Thuận An cao hơn trung bình so với Hòa Duân là 5 cm. + Mực nước triều Hòa Duân thấp hơn trung bình so với Tư Hiền là 2 cm. 6. Bùn cát trong sông <ớc tính tổng lượng phù sa hàng năm các vùng Đông Trường Sơn - Thừa Thiên Huế chảy ra phá Tam Giang và đầm Cầu Hai vào 0,5106 m3/năm. [34] 7. Xâm nhập mặn trong sông Độ mặn phá Tam Giang - đầm Cầu Hai: [29, 30] + Tại cửa Thuận An độ mặn thấp hơn độ mặn ở cửa Tư Hiền. + Có sự chênh lệch lớn giữa độ mặn ở mặt và ở đáy tại cửa Thuận An và cửa sông Hương từ 5  10Ư, trong khi tại cửa Tư Hiền sự chênh lệch đó không quá 1Ư . + Độ mặn tại cửa Thuận An: - Tầng mặt: khi triều lên đạt 21  22Ư ; khi triều rút đạt 25  26Ư . - Tầng đáy: khi triều lên đạt 22  23Ư ; khi triều rút đạt 31  32Ư . + Độ mặn tại cửa Tư Hiền đạt 32  33Ư , trong đầm đạt 24  25Ư . Độ mặn diễn biến trên hệ thống sông Hương: Về mùa khô, nguồn nước sông Hương ít, năm nào cũng có hiện tượng xâm nhập mặn sâu vào nội địa. Bình thường độ mặn sông Hương xâm nhập vào gần cầu Bạch Hổ. Những năm hạn nặng như 1993, 1994 thì độ mặn lên đến quá Vạn Niên, còn trên sông Ô Lâu thì độ mặn lên đến quá Vân Trình. Diện tích nhiễm mặn tập trung vào các vùng ven sông Ô Lâu, ven phá Cầu Hai, phá Đông, phá Tam Giang có từ 2.000  2.500 ha bị nhiễm mặn, diện tích nhiễm mặn thường xuyên vào khoảng 790 ha. -51- Diễn biến độ mặn dọc sông Hương phụ thuộc đáng kể vào lưu lượng nước từ thượng lưu về và sự vận hành của đập Thảo Long. Kết quả quan trắc độ mặn ở đây cho thấy: + Chênh lệch độ mặn giữa tầng mặt và tầng đáy lên tới 10  18Ư , càng xa biên độ chênh lệch càng lớn. Do đó, nhân dân trong vùng đã lợi dụng lấy phần nước mặt để tưới. + Nhìn chung độ mặn giảm dần từ cửa sông (Thuận An) lên đến Huế. Tại điểm đáy hạ lưu Thảo Long độ mặn lớn nhất đo được là 24,4Ư và lên đến cầu Phú Xuân thì độ mặn giảm dần về 0Ư . + Khi đập Thảo Long đóng lại thì độ mặn sát đập phía hạ lưu là 24,4,Ư lớn hơn so với điểm đo tại Tân Mỹ gần cửa Thuận An là 23,7Ư . Độ mặn trên toàn bộ thủy trực tại điểm đo sát đập lớn hơn điểm đo cách đập về phía biển 500 m. Như vậy, khi đập Thảo Long đóng lại, độ mặn ở hạ lưu đập tăng lên khoảng 2Ư . Độ mặn tại điểm đo sát đập (ven bờ) ở thượng lưu giảm xuống khá nhiều. + Tại đỉnh triều và chân triều sự sai khác độ mặn giữa điểm đáy và điểm mặt không lớn, chỉ đạt 1  4Ư từ đập Thảo Long ra biển, từ Sình đến La ỷ chênh lệch đó đạt 5  12Ư , càng vào sâu trong sông chênh lệch càng giảm. 8. Chất lượng nước trong sông Đặc điểm môi trường nước sông Hương: [21, 28] + Nói chung, hầu hết các thông số chất lượng nước đều đạt loại A theo TCVN 5942-1995 trừ thông số vi khuẩn gây bệnh. + Sau khi chảy qua địa bàn thành phố Huế, chất lượng nước sông bị suy giảm dần: COD tăng dần qua Vạn Niên - Giả Viên - Đông Lạnh sông Hương (từ 3,6  2,8 đến 6,1  3,2 mg/l), tổng coliform cũng tăng dần trên đoạn sông nói trên từ 6.860  4.260 đến 12.940  9.650 MPN/100 ml. Một số yếu tố chất lượng nước sông Hương đáng quan tâm: + Mật độ vi khuẩn gây bệnh cao trong nước sông. + Hàm lượng phốt pho trong nước khá cao có nguy cơ gây phú dưỡng, đặc biệt trong mùa kiệt. + Nhiễm mặn trong mùa cạn: So với tiêu chuẩn nước uống của Bộ Y tế (4/92) thì nước sông Hương từ Giả Viên đến Công ty Xuất nhập khẩu Thủy sản -52- sông Hương vào các tháng 7 và 8 (1998) không phù hợp với mục đích cấp nước sinh hoạt. Đối với đoạn sông từ ngã ba Sình thì ngay tháng 5, 6 chất lượng nước đã không đủ tiêu chuẩn. + Hàm lượng chất hữu cơ cao, thể hiện qua thông số COD, đặc biệt đoạn sông chảy qua thành phố Huế hàm lượng COD của nước sông từ Tuần đến đập Thảo Long tăng do tác động của chất thải chưa qua xử lý đổ trực tiếp vào sông từ nhà máy bia HUDA và công ty Xuất nhập khẩu thủy sản sông Hương. Các nguồn gây ô nhiễm nước sông Hương: + Các nguồn nước ô nhiễm do các khu vực canh tác nông nghiệp, là khá rộng lớn và khả năng gây ô nhiễm là khó đánh giá một cách chính xác. + Các nguồn gây ô nhiễm môi trường do sinh hoạt. Loại này tập trung chủ yếu ở các khu vực huyện l‰ và thành phố, đặc biệt là khu vực thành phố Huế. + Các nguồn ô nhiễm nước và môi trường do công nghiệp, tại Huế hầu như không có các nhà máy sản xuất gây ô nhiễm không khí, tuy nhiên vẫn có một số nhà máy công nghiệp gây ô nhiễm nước và môi trường do nước thải. 2.2. Tình hình mưa - lũ trên hệ thống sông Hương 2.2.1. Mưa lũ và các hình thế thời tiết gây mưa lũ lớn 1. Mưa lũ - Lưu vực sông Hương có lượng mưa, cường độ mưa lớn nhất trong toàn quốc: Vùng đồi núi có X0 = 3.000  4.500 mm/năm với tâm mưa Bạch Mã X0 = 8.000 mm/năm. Vùng đồng bằng X0 = 2.500  3.000 mm/năm. [36] - Lượng mưa 1 ngày lớn nhất 700  1.500 mm xảy ra rất nhiều nơi: Kim Long Truồi A Lưới Tà Lương 1.422,0 mm/24 giờ 1.630,0 mm/24 giờ; 1.520 mm/ngày 753,0 mm/ngày 1.138,5 mm/ngày - Lượng mưa 2 ngày lớn nhất quan trắc được: Kim Long Phú ốc A Lưới Truồi 1.841,3 mm (02  03/11/1999) 1.293,6 mm (02  03/11/1999) 1.120,5 mm (---  ---) 2.230,0 mm (01  03/11/1999) -53- - Lượng mưa 3 ngày lớn nhất: Kim Long Truồi 2.113,3 mm (02  04/11/1999) 2.320,0 mm (01  03/11/1999) 2. Nguyên nhân gây ra mưa lũ lớn Các hình thế thời tiết kết hợp gây mưa lũ lớn: + Bão hoặc áp thấp nhiệt đới kết hợp với không khí lạnh; + Không khí lạnh kết hợp với các hình thế thời tiết khác; + Mặc dù 20 năm gần đây (1981  1999) bão đổ bộ trực tiếp vào bờ biển Bình Trị Thiên có ít hơn 30 năm trước đó (1951  1980), song có nhiều cơn bão lớn như các năm 1983, 1985, 1996, 1997... cấp 11, 12 và trên cấp 12. Đồng thời các vùng liền kề bão có xu hướng tăng lên mạnh, đặc biệt đoạn Phú Yên trở vào các thập kỷ trước số cơn bão đổ bộ hầu hết là dưới 5 cơn 1 thập kỷ, nhưng trong 9 năm gần đây (1991  1999) xuất hiện 20 cơn chiếm 35% tổng số cơn bão đổ bộ vào nước ta. Chúng có tác động gây mưa lớn cho tỉnh Thừa Thiên Huế. Địa hình: Sự tồn tại dãy Trường Sơn chạy song song với bờ biển Bắc - Nam và dãy núi Hải Vân đâm ra biển đã tạo điều kiện gây mưa lớn trước núi như tâm mưa Bạch Mã, A Lưới, Tà Lương... 2.2.2. Tổ hợp mưa lũ trên 3 nhánh sông Thống kê số liệu mưa 5 ngày lớn nhất của 3 trạm đo mưa Huế (sông Hương), Nam Đông (Tả Trạch) và A Lưới (đặc trưng cho Hữu Trạch và sông Bồ) với chuỗi quan trắc từ 1973  1999, cho thấy: - Mưa lũ tháng 11/1999 xảy ra đồng thời ở cả 3 sông. - Trong 27 năm có 6 năm mưa lớn xảy ra cùng thứ tự giữa Nam Đông và Huế. Đặc biệt là năm 1999, 1983, 1975, 1975 (thứ tự 1, 2, 3 và 5). Trừ trận mưa lũ 1999, 26 năm còn lại không năm nào cả Huế và A Lưới xảy ra trận mưa cùng cấp. Các thống kê trên không đảm bảo hoàn toàn các trận mưa lớn xảy ra cùng thời gian trừ trận mưa lũ 1999 (Bảng 2.2.1) thống kê chênh lệch thời gian xuất hiện các trận mưa lũ lớn nhất hàng năm của 3 trạm mưa đại biểu trên lưu vực sông Hương. -54- Bảng 2.2.1. Chênh lệch thời gian xuất hiện các trận mưa lũ lớn nhất hàng năm của 3 trạm mưa đại biểu Trận mưa lũ Nam Đông Trận mưa lũ A Lưới Trận mưa lũ Huế Thời gian xảy ra Chênh lệch thời gian so với Huế (ngày) Thời gian xảy ra Chênh lệch thời gian so với Huế (ngày) 23/10/1973 05/10/1973 - 18 04/10/1973 - 19 15/10/1974 02/11/1974 + 18 13/11/1974 + 29 16/10/1975 16/10/1975 0 16/10/1975 0 13/11/1976 12/10/1976 - 32 11/10/1976 - 33 08/10/1977 08/11/1977 + 31 02/11/1977 - 25 16/9/1978 12/9/1978 - 4 16/9/1978 0 21/6/1979 14/11/1979 + 5 tháng 15/11/1978 + 5 tháng 25/10/1980 14/11/1980 + 20 13/11/1980 + 19 20/10/1981 26/10/1981 + 6 07/11/1981 + 18 03/11/1982 05/9/1982 - 59 05/9/1982 - 59 28/11/1983 28/10/1983 0 29/10/1983 + 1 30/10/1984 17/10/1984 - 13 31/10/1984 + 1 31/10/1985 29/11/1985 + 29 02/11/1985 + 2 11/10/1986 01/10/1986 - 10 01/10/1986 - 10 14/8/1987 14/8/1987 0 22/11/1987 + 100 08/10/1988 08/10/1988 0 15/10/1988 + 7 24/5/1989 24/5/1989 0 24/5/1989 0 24/10/1990 14/10/1990 - 10 14/10/1990 - 10 19/10/1991 20/10/1991 + 1 20/10/1991 + 1 06/10/1992 06/10/1992 0 24/10/1992 + 18 17/10/1993 20/10/1993 + 3 14/12/1993 + 58 04/11I/1994 17/10/1994 - 48 18/12/1994 + 14 24/10/1995 06/10/1995 - 18 25/10/1995 + 1 11/I10/1996 21/10/1996 + 41 25/10/1996 + 45 27/10/1997 21/9/1997 - 36 21/12/1997 - 36 14/11/1998 19/11/1998 + 5 19/11/1998 + 5 01/11/1999 01/11/1999 0 01/11/1999 0 Từ bảng 2.2.1 và phân tích số liệu mưa ngày của 3 trạm mưa cho thấy: -55- - Tất cả các trận mưa lớn tại 3 trạm mưa đều có khả năng xảy ra đồng thời nhưng về lượng có vị thế khác nhau trong năm. Ví dụ: Tại Huế có trận mưa 23/10/1973 là lớn nhất trong năm thì tại A Lưới cũng có trận mưa đồng thời nhưng chỉ đứng thứ 2, còn Nam Đông thì bé hơn nhiều so với trận mưa 05/10/1973 và 11/11/1973. - Nếu coi những trận mưa giữa 2 trạm xuất hiện trước hay sau từ 0  3 ngày là xuất hiện đồng thời thì trạm Nam Đông và Huế có 9 năm trong đó có 3 trận lũ lớn 1975, 1983 và 1999; trạm A Lưới và Huế cũng có 9 năm và có 4 trận lũ lớn là 1975, 1983, 1999 và 1995. Như vậy có 6 năm xuất hiện lũ lớn nhất trên sông Hương (từ 1973  1999) cho Hmax  4,50 m tại Kim Long thì tổ hợp mưa lũ lớn nhất trong năm xảy ra đồng thời giữa 3 trạm chiếm 50% trong đó có 2 trận lũ lớn nhất là 1999 và 1983. 2.2.3. Đặc điểm dòng chảy lũ 1. Nguyên nhân gây ra lũ lớn Ngoài nguyên nhân chính là do mưa lớn cả lượng lẫn cường độ lũ lớn trên sông Hương còn có những nguyên nhân sau: [21, 38] - Địa hình: Do đặc điểm địa hình mà các sông thường ngắn, dốc, mật độ sông suối cao. Vào mùa lũ, do thượng nguồn dốc, độ dài tập trung nước ngắn nên lũ tập trung nhanh, tốc độ truyền lũ lớn, mực nước trên các sông chịu tác động của lũ là chính, ảnh hưởng của thủy triều bị mờ yếu (nhất là vào tháng 10, tháng 11). Khi lũ lớn về mực nước trên các triền sông dâng cao, dọc 2 bờ của các sông vùng hạ du không có đê nên nước lũ chảy tràn bờ vào vùng đồng bằng làm cho vùng này bị ngập lũ. - Sông suối chảy qua 80  90% đồi núi nơi có mưa rất lớn, lại bị che chắn bởi dải cát ven biển, dòng chảy lũ tràn ra cánh đồng hẹp kết hợp với đầm phá Tam Giang - Cầu Hai tạo ra một “hồ chậm lũ” lớn. - Sông nhiều mà cửa biển ít. Có 6 sông chính và có 2 cửa thông ra biển Thuận An và Tư Hiền. Nước từ “hồ chậm lũ” điều tiết qua 2 cửa biển quá nhỏ làm cho độ ngập đồng bằng và thành phố Huế càng lớn. Mặt khác, Bàu, Trằm, Phá, Đầm xưa là những hồ điều tiết tốt ngày nay đã bị lấp, bị cạn, sức chứa của “hồ” cũng giảm đáng kể. Cửa sông lại di động, đóng mở không ổn định. Mùa cạn bồi lấp - cửa đóng, mùa lũ nước không tiêu thoát được gây úng ngập trầm trọng, nước tích lại dâng cao dễ gây ra hiện tượng lũ quét. -56- - Độ lớn và mức độ trùng hợp của lũ từ thượng nguồn tại các nhánh sông Tả Trạch, Hữu Trạch, sông Bồ. - Cường độ tập trung và lượng mưa tại bản thân vùng đồng bằng. - Chế độ thủy triều của biển Đông trong thời gian có mưa lũ lớn. 2. Hướng chảy của dòng chảy lũ trong thời kỳ chính vụ Tất cả các công trình bên dòng chính sông Hương, sông Bồ nhiệm vụ chống lũ tiểu mãn, lũ sớm và cấp nước phục vụ sản xuất cho vụ h’ thu là vụ trồng cấy chính của vùng hạ lưu lưu vực sông Hương. Trong thời gian xảy ra lũ tiểu mãn, lũ sớm, các cống được đóng hoàn toàn, các đập ngăn đều có cao trình vượt quá cao trình lũ bình thường nên hầu như không có hiện tượng phân lũ từ dòng chính sông Hương vào vùng đồng bằng. Do lũ chính vụ quá lớn chưa có biện pháp nào để chống được nên trong vùng hạ lưu các lưu vực được áp dụng một cơ cấu cây trồng và thời vụ hợp lý để tránh thời gian xảy ra lũ chính vụ. Nhân dân địa phương hiện đang lợi dụng lũ chính vụ để lấy phù sa cải tạo đồng ruộng, tăng độ phì của đất đồng thời góp phần cải tạo môi trường (nhờ lũ để diệt chuột, sâu bọ, làm sạch rác rưởi cho đồng ruộng), nhưng không muốn lũ quá lớn làm ngập lụt đường giao thông, phá hủy cơ sở hạ tầng, ngập khu dân cư gây xáo động đến đời sống sinh hoạt của con người. Vì vậy vào mùa lũ chính vụ tất cả các cống bên dòng chính được mở, mực nước lũ cao hơn đỉnh đập được tràn. Như vậy, khi lũ chính vụ lớn, nước lũ sông Hương sẽ được phân vào đồng bằng Tả sông Hương, Hữu sông Bồ qua cửa Nham Biều sau đó trở lại sông Hương qua sông Bạch Mã và đoạn dưới An Hòa, một phần đi ra sông Bồ qua 2 cửa của kênh 7 xã và kênh 5 xã. Bên bờ Hữu sông Hương, lũ tràn vào đồng bằng Nam sông Hương thông qua cống Phú Cam, Đập Đá, La ỷ và khi nước lớn thì tràn qua đường phố suốt dọc bờ hữu từ dưới Bao Vinh đến tận cửa sông. Nước lũ tràn vào đồng bằng Nam sông Hương sẽ được thoát ra đầm phá ven biển bằng các cống Phú Thượng, Cầu Long, Cống Quan và chủ yếu là tràn qua tuyến đê ven đầm phá. Trong khu vực thành phố Huế (đoạn từ Phú Cam đến Bao Vinh) với cao trình bờ tả (đường Trần Hưng Đạo) từ + 2,7 đến + 2,9 m, mực nước ở sông Hương lên trên cao trình này sẽ tràn vào thành phố bên bờ tả, vào khu vực thành nội và theo các kênh, sông trong nội thành (sông Ngự Hà, hệ thống kênh tiêu...) rồi lại trở về sông Hương theo sông Đông Ba, sông Bạch Yến. Dòng chảy tràn này không đáng kể, vì trong khu vực thành phố, nhà cửa nhiều, bốn mặt là sông nằm trong hệ thống sông Hương nên chỉ bị nước dềnh và có tính chất trữ khi mực nước sông lên cao. Bờ hữu sông Hương có đường Lê Lợi nằm sát và chạy song song với sông -57- Hương có cao trình từ + 3,2 đến + 3,0 m. Khi nước lũ trên sông Hương lên cao tràn qua đường Lê Lợi vào đồng bằng Nam sông Hương và thoát ra ngoài đầm phá chứ không trở lại sông Hương. Tuy nhiên, cũng do khu vực bờ Hữu sông Hương đã phát triển thành khu dân cư khu phố mới của thành phố Huế, nhà cửa dày đặc nhiều đường ngang, ngõ tắt, tường bao nên lượng lũ thoát qua đây cũng không lớn. Năm nào thành phố Huế cũng bị ngập lụt do mưa lớn và lũ sông Hương tràn vào. Trong 25 năm trở lại đây, có 13 năm tại Kim Long có Hmax ỵ 3,5 m (trung bình 2 năm l lần) lũ tràn qua đường Trần Hưng Đạo và Lê Lợi. Những năm Hmax è 3,5 m lũ xâm nhập nội thị bằng các sông kênh. Đặc biệt thành nội hàng năm bị ngập úng nghiêm trọng. Hệ thống điều tiết và tiêu thoát nước sông Ngự Hà và hơn 50 hồ ao lớn nhỏ được nối thông với nhau bằng hệ thống cống rãnh gạch đá kiên cố. Sông Ngự Hà bị bồi lấp và lấn chiếm đã được nạo vét. Hồ ao bị san lấp, số còn lại bị cạn, cống rãnh bị cạn. Mùa mưa khách tham quan phải lội nước. [15] 3. Lũ lụt sông Hương - Trong 50 năm gần đây, trên sông Hương đã xuất hiện những trận lũ lớn. Tại Kim Long, mực nước cao nhất vượt quá + 4,50 m với tần suất ngày càng tăng (Bảng 2.2.2). Bảng 2.2.2. Thống kê mực nước lũ các năm tại Thừa Thiên Huế Năm 1953 1975 1988 1990 1995 1996 1999 Zmax (m) 5,48 4,53 4,88 4,56 4,65 4,55 5,80 (Trận lũ lớn năm 1969 không có số liệu) - Lưu lượng nước lớn nhất mùa lũ chính vụ tại một số vị trí trên hệ thống sông Hương (Bảng 2.2.3). Bảng 2.2.3. Lưu lượng lũ lớn nhất chính vụ trên sông Hương Trạm Năm Thượng Nhật (m3/s) Tuần (m3/s) (nhánh Tả Trạch) Bình Điền (m3/s) Cổ Bi (m3/s) Kim Long (m3/s) 1953 8.000 4.000 4.000 12.500 1983 1.470 4.020 2.850 1984 1.330 2.400 2.510 1985 892 1.655 2.120 1999 771 7.370 5.320 3.420 14.000 -58- - Lũ tiểu mãn trên sông Hương rất lớn, có năm là lũ lớn nhất trong năm (Bảng 2.2.4). Bảng 2.2.4. Lũ tiểu mãn thực đo trên sông Hương Trạm Năm Cổ Bi (m3/s) Bình Điền (m3/s) Thượng Nhật (m3/s) 1979 399 (22/6) 324 (22/6) 1983 468 (26/6) 1.263 (25/6) 592 (25/6) 1984 815 (01/8) 280 (17/5) 253 (12/6) 1985 1.060 (19/6) 2.030 (18/6) 404 (18/6) - Độ dốc mặt nước giữa Tuần và Kim Long tăng dần theo độ lớn của lũ (Bảng 2.2.5). Bảng 2.2.5. Mực nước lớn nhất trên sông Hương qua các trận lũ lớn Năm Hmax (m) tại Tuần Hmax (m) tại Kim Long Hmax (m) 1953 9,38 5,48 3,90 1983 8,47 4,88 3,60 1975 7,80 4,30 3,50 1999 12,59 5,81 6,78 - Mực nước lũ lớn nhất dọc sông Hương trận lũ 11/1999 (theo điều tra vết lũ [38]) (Bảng 2.2.6). Bảng 2.2.6. Mực nước lũ lớn nhất dọc sông Hương Vị trí Hmax (m) Vị trí Hmax (m) Lương Miêu 3 19,33 Vĩ Dạ 4,51 Lương Miêu 4 17,81 La ỷ 4,24 Tuần 12,59 Sình 4,25 Hương Hồ 6,96 Đập Thảo Long 3,90 Kim Long 5,81 Cầu Thuận An 3,10 Cầu Bạch Hổ 5,54 Cầu Phú Bài 3,42 Cầu Phú Xuân 4,91 Cầu Long 3,35 Cầu Gia Hội 4,72 Phú ốc 5,18 -59- - Theo ước tính lũ lớn nhất khả năng (PMF) tại tuyến công trình Tả Trạch của trường Đại học Thủy lợi QPMF = 19.300 m 3/s và của Công ty tư vấn xây dựng Thủy lợi I QPMF = 21.100 m 3/s. 4. Tổ hợp lũ sông Hương - Lũ trên sông Hương rất lớn cả chính vụ lẫn tiểu m

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfLVThS - Hoang Nam Binh.pdf