Xây dựng công nghệ dự báo dòng chảy 5 ngày đến các hồ chứa lớn trên hệ thống Sông Đà và Sông Lô

Bảng 3.14: Bộ thông số mô hình NAM các lưu vực bộ phận trên sông Đà Bảng 3.15: Thông số địa hình trong sơ đồ tính toán thủy lực sông Đà từ biên giới về đến đập Hòa Bình.... Nghiên cứu ứn

TRUNG TÂM KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN QUỐC GIA

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ:

XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ DỰ BÁO DÒNG CHẢY 5 NGÀY ĐẾN CÁC HỒ CHỨA LỚN TRÊN HỆ THỐNG SÔNG ĐÀ VÀ SÔNG LÔ

Chủ nhiệm: TS Nguyễn Viết Thi

7151

03/3/2009

Hà Nội, 10 - 2008

6 KS Đào Anh Tuấn

7 KS Đinh Xuân Trường

Viện khoa học KTTV và Môi trường

Hà Nội, ngày 30 tháng 10 năm 2008

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI

TS Nguyễn Viết Thi

Hà Nội, ngày tháng năm 2008

THỦ TRƯỞNG CƠ QUAN CHỦ TRÌ

KT TỔNG GIÁM ĐỐC TRUNG TÂM KTTV QUỐC GIA PHÓ TỔNG GIÁM ĐỐC

Trần Văn Sáp

Hà Nội, ngày tháng năm 2008

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

Hà Nội, ngày tháng năm 2009

THỦ TRƯỞNG CƠ QUAN QUẢN LÝ ĐỀ TÀI

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, QUY LUẬT HÌNH THÀNH DÒNG CHẢY VÀ PHÂN CHIA LƯU VỰC BỘ PHẬN 3

1.1 LƯU VỰC SÔNG ĐÀ ĐẾN ĐẬP HOÀ BÌNH

1.1.1 Điều kiện địa lý và mạng lưới sông

1.1.2 Các sông nhánh chính

1.1.2.1 Sông Nậm Pô

1.1.2.2 Sông Nậm Na

1.1.2.3 Sông Nậm Mức

1.1.2.4 Sông Nậm Mu

3 3 5 5 6 8 9 1.1.3 Đặc điểm mưa và dòng chảy lũ

1.1.3.1 Đặc điểm mưa

1.1.3.2 Đặc điểm dòng chảy lũ

1.1.3.3 Hồ thuỷ điện Hoà Bình

1.1.3.4 Thời gian truyền lũ trên sông Đà về hồ Hoà Bình

10 10 11 13 14 1.2 SÔNG CHẢY ĐẾN HỒ THÁC BÀ

1.2.1 Điều kiện địa lý tự nhiên

1.2.2 Đặc điểm khí tượng thủy văn lưu vực sông Chảy

1.2.3 Hồ Thuỷ điện Thác Bà

1.2.4 Thời gian truyền lũ trên sông Chảy

14 14 15 16 17 1.3 SÔNG GÂM ĐẾN HỒ TUYÊN QUANG

1.3.1 Điều kiện địa lý tự nhiên sông Gâm

1.3.2 Đặc điểm khí tượng thủy văn lưu vực sông Gâm

1.3.3 Các phụ lưu chính

1.3.3.1 Sông Nho Quế

1.3.3.2 Sông Năng

1.3.4 Hồ thuỷ điện Tuyên Quang

1.3.5 Thời gian truyền lũ trên sông Gâm

17 17 18 20 20 21 21 22 1.4 NHỮNG HÌNH THẾ THỜI TIẾT GÂY MƯA SINH LŨ TRÊN LƯU VỰC SÔNG ĐÀ, SÔNG CHẢY VÀ SÔNG GÂM

1.4.1 Phân loại các hình thế thời tiết cơ bản gây mưa lớn 1.4.2 Đặc điểm mưa lớn gây lũ lớn trên sông Đà, sông Chảy và

22 22

sông Gâm

1.4.2.1 Mưa lớn gây lũ lớn

1.4.2.2 Những trận mưa lớn gây lũ đặc biệt lớn trên sông Đà và sông Lô

1.4.3 Chế độ và đặc điểm chung của lũ sông Đà, sông Chảy và sông Gâm

1.4.3.1 Chế độ và đặc điểm lũ

1.4.3.2 Một số đặc điểm hình thành những trận lũ lớn, đặc biệt lớn

24 24 24 25 25 25 1.5 CÁC THÔNG TIN VỀ MẠNG LƯỚI TRẠM KTTV

1.5.1 Các thông tin về mạng lưới trạm điện báo mưa lũ

1.5.1.1 Mạng lưới trạm khí tượng thuỷ văn trên sông Đà

1.5.1.2 Mạng lưới trạm khí tượng thuỷ văn trên sông Chảy

1.5.1.3 Mạng lưới trạm khí tượng thuỷ văn trên sông Gâm

1.5.2 Chế độ điện báo khí tượng thuỷ văn

26 26 26 30 30 31 1.6 PHÂN CHIA CÁC LƯU VỰC BỘ PHẬN TRÊN LƯU VỰC SÔNG ĐÀ, SÔNG CHẢY VÀ SÔNG GÂM CHO PHÙ HỢP VỚI MÔ HÌNH NAM

1.6.1 Nguyên tắc chung

1.6.2 Phân chia các lưu vực bộ phận trên lưu vực sông Đà

1.6.3 Lưu vực sông Chảy

1.6.4 Lưu vực sông Gâm

31 31 32 33 34 CHƯƠNG II: TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU DỰ BÁO DÒNG CHẢY HẠN VỪA, CƠ SỞ LÝ THUYẾT MIKE 11 VÀ XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU KTTV 36

2.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

2.1.1 Trên thế giới

2.1.2 Trong nước

2.1.2.1 Các phương pháp dự báo hiện đang được sử dụng ở Việt Nam

2.1.2.2 Các công trình nghiên cứu dự báo hạn vừa đã công bố

2.1.3 Lý do lựa chọn mô hình MIKE 11

36 36 38 38 38 40 2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH MIKE 11

2.2.1 Mô hình NAM

2.2.1.1 Cấu trúc của mô hình

2.2.1.2 Các thành phần của dòng chảy

2.2.1.3 Các thông số của mô hình

41 41 41 43 45

2.2.1.4 Các điều kiện ban đầu của mô hình

2.2.1.5 Tối ưu bộ thông số mô hình NAM

2.2.2 Mô hình động lực MIKE 11

2.2.3 Các bộ biên tập của MIKE 11

2.2.3.1 Biên tập số liệu và thiết lập mô hình

2.2.3.2 Kết nối mô hìmh NAM với Mike11

2.2.3 Cở sở lý thuyết bài toán điều hành hồ chứa

2.2.3.1 Nguyên lý điều tiết hồ chứa

2.2.3.2 Giải bài toán điều tiết lũ bằng hồ chứa

2.2.3.3 Hướng dẫn sử dụng chương trình điều tiết hồ chứa (DieuTiet5day)

2.2.4 Chỉ tiêu chất lượng đánh giá mô phỏng và dự báo của mô hình

46 46 47 54 54 65 68 68 68 69 75 2.3 XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN

2.3.1 Thực trạng số liệu khí tượng thuỷ văn phục vụ dự báo thuỷ văn

2.3.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu

2.3.2.1 Thiết kế CSDL

2.3.2.2 Cơ chế BDE và ODBC

2.3.2.3 Lập các bảng của CSDL file máy chủ

2.3.3 Giới thiệu phần mềm truy vấn, cập nhật và kết xuất CSDL

2.3.3.1 Cài đặt chương trình

2.3.3.2 Lập file mẫu lọc dữ liệu

2.3.3.3 Giải mã số liệu điện báo

2.3.3.4 Cơ sở dữ liệu

2.3.3.5 Lọc tệp mực nước, mưa, lưu lượng theo mẫu, xuất ra tệp dạng txt hay đổi thành chuỗi thời gian MIKE 11 (TS MIKE 11 ) 76 76 79 80 81 81 83 83 85 86 86 86 CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH NAM, MIKE 11 MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY ĐẾN HỒ CHỨA HOÀ BÌNH, THÁC BÀ VÀ TUYÊN QUANG 91

3.1 ỨNG DỤNG NAM VÀ MIKE 11 MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY ĐẾN HỒ HOÀ BÌNH

3.1.1 Xây dựng sơ đồ tính toán bằng mô hình NAM và MIKE 11

3.1.1.1 Xây dựng bản đồ phân vùng ảnh hưởng của các trạm mưa và xác định trọng số mưa của các trạm trong các lưu vực bộ phận 3.1.1.2 Xây dựng sơ đồ mạng thuỷ lực diễn toán dòng chảy trong sông

91 91 91 94

3.1.1.3 Kết nối mô hình NAM với MIKE 11

3.1.1.4 Biên của mô hình

3.1.1.5 Tài liệu thủy văn để tối ưu và kiểm định mô hình

3.1.2 Xác định bộ thông số mô hình NAM và MIKE 11 lưu vực sông Đà đến hồ Hoà Bình

3.1.2.1 Nguyên tắc hiệu chỉnh thông số mô hình NAM, MIKE 11 cho lưu vực sông Đà

3.1.2.2 Số liệu dùng để xác định bộ thông số của mô hình NAM và MIKE 11

3.1.2.3 Kết quả xác định bộ thông số mô hình NAM trên tập số liệu phụ thuộc

3.1.2.4 Kết quả xác định bộ thông số MIKE 11 trên tập số liệu phụ thuộc

3.1.2.5 Đánh giá chất lượng mô phỏng của mô hình NAM và MIKE 11 trên tập số liệu phụ thuộc

3.1.2.6 Kết quả kiểm định bộ thông số của mô hình NAM và MIKE 11 trên tập số liệu độc lập

3.1.3 Nhận xét chung

96 99 100 100 100 101 102 111 116 132 141 3.2 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH NAM VÀ MIKE 11 MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY HỒ THÁC BÀ

3.2.1 Xây dựng sơ đồ tính toán bằng mô hình NAM và MIKE 11

3.2.1.1 Xây dựng bản đồ phân vùng ảnh hưởng của các trạm mưa và xác định trọng số mưa của các trạm trong các lưu vực bộ phận

3.2.1.2 Xây dựng sơ đồ mạng thuỷ lực diễn toán dòng chảy trong sông

3.2.1.3 Kết nối mô hình NAM với MIKE 11

3.2.1.4 Biên của mô hình

3.2.1.5 Tài liệu thủy văn để tối ưu và kiểm định mô hình

3.2.2 Xác định bộ thông số mô hình NAM và MIKE 11 lưu vực sông Chảy đến hồ Thác Bà

3.2.2.1 Nguyên tắc hiệu chỉnh thông số mô hình NAM và MIKE 11 cho lưu vực sông Chảy

3.2.2.2 Số liệu dùng để xác định bộ thông số của mô hình NAM và MIKE 11 3.2.2.3 Kết quả xác định bộ thông số mô hình NAM trên tập số liệu

142 142

142

144 146 146 146 147 147 147

phụ thuộc

3.2.2.4 Kết quả xác định bộ thông số MIKE 11 trên tập số liệu phụ thuộc

3.2.2.5 Đánh giá chất lượng mô phỏng của mô hình NAM và MIKE 11 trên tập số liệu phụ thuộc

3.2.2.6 Kết quả kiểm định bộ thông số của mô hình NAM và MIKE 11 trên tập số liệu độc lập

3.2.3 Nhận xét chung

148 150 150 153 155 3.3 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 DỰ BÁO DÒNG CHẢY ĐẾN HỒ TUYÊN QUANG

3.3.1 Xây dựng sơ đồ tính toán bằng mô hình NAM và MIKE 11

3.3.1.1 Xây dựng bản đồ phân vùng ảnh hưởng của các trạm mưa và xác định trọng số trạm mưa cho các lưu vực bộ phận

3.3.1.2 Xây dựng sơ đồ mạng thủy lực diễn toán lũ trong sông

3.3.1.3 Kết nối mô hình NAM với MIKE 11

3.3.1.4 Biên của mô hình

3.3.1.5 Tài liệu thủy văn để tối ưu và kiểm định mô hình

3.3.2 Ứng dụng mô hình NAM và MIKE 11 mô phỏng dòng chảy sông Gâm đến hồ Tuyên Quang

3.3.2.1 Nguyên tắc hiệu chỉnh bộ thông số mô hình NAM, MIKE 11 cho lưu vực sông Gâm

3.3.2.2 Số liệu sử dụng để xác định bộ thông số mô hình NAM và MIKE 11

3.3.2.3 Kết quả xác định bộ thông số mô hình NAM, trên tập số liệu phụ thuộc

3.3.2.4 Hiệu chỉnh, xác định bộ thông số của mô hình MIKE 11

3.3.2.5 Kết quả mô phỏng của mô hình NAM và mô hình MIKE 11

3.3.2.6 Kiểm định bộ thông số tối ưu trên tập số liệu độc lập

3.3.3 Nhận xét chung

156 156 156 157 160 160 161 162 162 163 163 167 167 170 173 CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ VÀ DỰ BÁO THỬ NGHIỆM DÒNG CHẢY 5 NGÀY ĐẾN 3 HỒ CHỨA LỚN BẰNG PHẦN MỀM MIKE 11

4.1 SỰ CẦN THIẾT VÀ CÁC BÀI TOÁN CẦN GIẢI QUYẾT

4.2 XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ DỰ BÁO DÒNG CHẢY 5 NGÀY ĐẾN 3 HỒ CHỨA: HOÀ BÌNH, THÁC BÀ VÀ TUYÊN QUANG

4.3 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG

174 174 175

177

4.3.1 Giải mã, xử lý, khai thác số liệu điện báo KTTV

4.3.2 Dự báo cho từng hồ chứa

4.3.2.1 Hồ chứa Hoà Bình

4.3.2.2 Hồ chứa Tuyên Quang

4.3.2.3 Hồ chứa Thác Bà

4.4 SỬ DỤNG DỰ BÁO MƯA SỐ TRỊ VÀ MƯA VỆ TINH LÀM ĐẦU VÀO CHO MÔ HÌNH MIKE 11 - NAM

4.4.1 Giới thiệu chung

4.4.2 Dự báo mưa số trị phục vụ đầu vào mô hình MIKE - NAM

4.4.3 Tính mưa từ ảnh mây vệ tinh phục vụ đầu vào mô hình thủy văn

4.5 KẾT QUẢ DỰ BÁO KIỂM NGHIỆM TÁC NGHIỆP

4.5.1 Nguyên tắc chung

4.5.2 Kết quả dự báo thử nghiệm

4.5.2.1 Kết quả dự báo đợt 1 từ ngày 2 đến 26/IX/2007

4.5.2.2 Kết quả dự báo đợt 2: mùa lũ năm 2008

4.5.3 Nhận xét chung

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ ỨNG DỤNG MÔ HÌNH NAM - MIKE 11 MÔ PHỎNG VÀ DỰ BÁO DÒNG CHẢY SÔNG ĐÀ ĐẾN HỒ HOÀ BÌNH

PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ ỨNG DỤNG MÔ HÌNH NAM - MIKE 11 MÔ PHỎNG VÀ DỰ BÁO DÒNG CHẢY SÔNG CHẢY ĐẾN HỒ THÁC BÀ

PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ ỨNG DỤNG MÔ HÌNH NAM - MIKE 11 MÔ PHỎNG VÀ DỰ BÁO DÒNG CHẢY SÔNG GÂM ĐẾN HỒ TUYÊN QUANG

PHỤ LỤC 4: KẾT QUẢ DỰ BÁO THỬ NGHIỆM DÒNG CHẢY 5 NGÀY ĐẾN HỒ HOÀ BÌNH, THÁC BÀ VÀ TUYÊN QUANG TRÊN CƠ SỞ SỐ LIỆU DỰ BÁO MƯA SỐ TRỊ BẰNG MÔ HÌNH HRM

179

182

182

188

189

190

190

190

199

200

200

201

201

202

206

209

211

212

248

255

266

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 1.1: Phân bố độ cao theo diện tích lưu vực sông Đà phần Việt Nam Bảng 1.2: Các sông nhánh cấp 1 chính của sông Đà trên địa phận

Việt Nam

Bảng 1.3: Đặc trưng hình thái lưu vực sông Nậm Pô

Bảng 1.4: Đặc trưng dòng chảy năm sông Nậm Na

Bảng 1.5: Đặc trưng hình thái lưu vực sông Nậm Mức

Bảng 1.6: Đặc trưng hình thái lưu vực sông Nậm Mu

Bảng 1.7: Một số đặc trưng thủy văn lưu vực sông Đà

Bảng 1.8: Tần suất (%) bắt đầu và kết thúc mùa lũ trên hệ thống sông Đà Bảng 1.9: Đặc trưng dòng chảy trên sông Đà

Bảng 1.10: Đặc trưng dòng chảy năm sông Chảy

Bảng 1.11: Đặc trưng dòng chảy năm sông Gâm

Bảng 1.12: Danh sách các trạm khí tượng điện báo mưa trên sông Đà

Bảng 1.13: Danh sách các trạm thuỷ văn trên lưu vực sông Đà

Bảng 1.14: Danh sách các trạm KTTV trên lưu vực sông Chảy

Bảng 1.15: Danh sách các trạm KTTV trên lưu vực sông Gâm

Bảng 1.16: Danh sách các lưu vực bộ phận trên sông Đà

Bảng 1.17: Danh sách các lưu vực bộ phận trên sông Chảy

Bảng 1.18: Danh sách các lưu vực bộ phận trên sông Gâm

3 4 6 7 9 10 11 12 12 16 19 27 28 30 31 33 34 35 Bảng 3.1: Danh sách và vị trí các trạm mưa sử dụng trên lưu vực sông Đà Bảng 3.2: Trọng số mưa các trạm điện báo mưa trên các lưu vực bộ phận sông Đà

Bảng 3.3: Danh sách các trạm thủy văn dùng để tối ưu và kiểm định mô hình

Bảng 3.4: Bộ thông số mô hình NAM lưu vực bộ phận Da1

Bảng 3.5: Bộ thông số mô hình NAM lưu vực bộ phận Da2

Bảng 3.6: Bộ thông số mô hình NAM lưu vực bộ phận Da3

Bảng 3.7: Bộ thông số mô hình NAM lưu vực bộ phận Da4

92

93

100 102 103 104 105

Bảng 3.8: Bộ thông số mô hình NAM lưu vực bộ phận Da5

Bảng 3.9: Bộ thông số mô hình NAM lưu vực bộ phận Da6

Bảng 3.10: Bộ thông số mô hình NAM lưu vực bộ phận Da7

Bảng 3.11: Bộ thông số mô hình NAM lưu vực bộ phận Da8

Bảng 3.12: Bộ thông số mô hình NAM lưu vực bộ phận Da9

Bảng 3.13: Bộ thông số mô hình NAM lưu vực bộ phận Da10

Bảng 3.14: Bộ thông số mô hình NAM các lưu vực bộ phận trên sông Đà Bảng 3.15: Thông số địa hình trong sơ đồ tính toán thủy lực sông Đà (từ biên giới về đến đập Hòa Bình)

Bảng 3.16: Kết quả mô phỏng tại Trung Ái Kiều

Bảng 3.17: Kết quả mô phỏng mô tại Lý Tiên Độ

Bảng 3.18: Kết quả mô phỏng tại Mường Tè

Bảng 3.19: Kết quả mô phỏng tại Nậm Giàng

Bảng 3.20: Kết quả mô phỏng tại Lai Châu

Bảng 3.21: Kết quả mô phỏng tại Nậm Mức

Bảng 3.22: Kết quả mô phỏng tại Quỳnh Nhai

Bảng 3.23: Kết quả mô phỏng tại Bản Củng

Bảng 3.24: Kết quả mô phỏng quá trình dòng chảy tại Tạ Bú

Bảng 3.25: Kết quả mô phỏng quá trình dòng chảyhồ Hoà Bình

Bảng 3.26: Kết quả kiểm định mô hình với bộ thông số tối ưu tại Trung Ái Kiều

Bảng 3.27: Kết quả kiểm định mô hình với bộ thông số tối ưu tại Lý Tiên Độ

Bảng 3.28: Kết quả kiểm định mô hình với bộ thông số tối ưu tại Mường Tè

Bảng 3.29: Kết quả kiểm định mô hình với bộ thông số tối ưu tại Nậm Giàng

Bảng 3.30: Kết quả kiểm định mô hình với bộ thông số tối ưu tại Lai Châu

Bảng 3.31: Kết quả kiểm định mô hình với bộ thông số tối ưu tại Nậm Mức

106 107 108 108 109 110 111

111 116 118 120 121 123 125 126 128 129 131

132 133 134 135 135 136

Bảng 3.32: Kết quả kiểm định mô hình với bộ thông số tối ưu tại

Quỳnh Nhai

Bảng 3.33: Kết quả kiểm định mô hình với bộ thông số tối ưu tại Bản Củng

Bảng 3.34: Kết quả kiểm định mô hình với bộ thông số tối ưu tại Tạ Bú

Bảng 3.35: Kết quả kiểm định mô hình với bộ thông số tối ưu tại hồ Hoà Bình

Bảng 3.36: Danh sách các trạm KTTV điện báo mưa trên sông Chảy

Bảng 3.37: Trọng số mưa các trạm điện báo mưa trên sông Chảy

Bảng 3.38: Danh sách các trạm thủy văn dùng để tối ưu và kiểm định mô hình

Bảng 3.39: Bộ thông số mô hình NAM lưu vực bộ phận SongChay

Bảng 3.40: Bộ thông số mô hình NAM lưu vực bộ phận HoThacBa

Bảng 3.41: Bộ thông số mô hình NAM cho các lưu vực bộ phận trên sông Chảy

Bảng 3.42: Bộ thông số nhám mô hình MIKE 11

Bảng 3.43: Kết quả mô phỏng tại Bảo Yên

Bảng 3.44: Kết quả mô phỏng tại hồ Thác Bà

Bảng 3.45: Kết quả mô phỏng kiểm định mô hình tại Bảo Yên

Bảng 3.46: Kết quả mô phỏng kiểm định mô hình NAM và MIKE 11 tại hồ Thác Bà

Bảng 3.47: Trọng số của các trạm mưa trong các lưu vực vực bộ phận

Bảng 3.48: Các thành phần chính tham gia vào sơ đồ mạng diễn toán lũ trong sông

Bảng 3.49: Danh sách các trạm thủy văn dùng để tối ưu và kiểm định mô hình

Bảng 3.50: Bộ thông số NAM cho lưu vực LV1 - Đồng Văn

Bảng 3.51: Bộ thông số NAM cho lưu vực LV2 – Bảo Lạc

Bảng 3.52: Bộ thông số NAM cho lưu vực LV3 – Bắc Mê

Bảng 3.53: Bộ thông số NAM cho lưu vực LV4 – Đầu Đẳng

Bảng 3.54: Bộ thông số NAM cho lưu vực LV5 – Vùng hồ

137

138 139

140 142 142

146 148 149

149 150 151 152 154

155 156

159

162 164 164 165 165 166

Bảng 3.55: Bộ thông số mô hình NAM tối ưu cho các lưu vực bộ phận

trên sông Gâm

Bảng 3.56: Bộ thông số nhám mô hình MIKE 11sông Gâm đến hồ Tuyên Quang

Bảng 3.57: Kết quả mô phỏng tại trạm thuỷ văn Bảo Lạc

Bảng 3.58: Kết quả mô phỏng tại Bắc Mê

Bảng 3.59: Kết quả mô phỏng tại Na Hang (hồ Tuyên Quang)

Bảng 3.60: Các chỉ tiêu chất lượng mô phỏng kiểm nghiệm bộ thông số mô hình tại Bảo Lạc

Bảng 3.61: Các chỉ tiêu chất lượng mô phỏng kiểm định bộ thông số mô hình tại Bắc Mê

Bảng 3.62: Các chỉ tiêu chất lượng mô phỏng kiểm định bộ thông số mô hình tại Na Hang (hồ Tuyên Quang)

166 167 168 169 170 170 171 171 Bảng 4.1: Bản tin dự báo 5 ngày lưu lượng đến hồ chứa

Bảng 4.2: Danh sách các trạm điện báo mưa trên lưu vực sông Đà

Bảng 4.3: Danh sách các trạm điện báo mưa trên lưu vực sông Lô

Bảng 4.4: Lượng mưa dự báo theo mô hình HRM-GFS cho lưu vực sông Đà, sông Lô

Bảng 4.5: Kết quả dự báo thử nghiệm dòng chảy hồ Hoà Bình tháng IX/2007

Bảng 4.6: Kết quả dự báo thử nghiệm dòng chảy hồ Thác Bà tháng IX/2007

Bảng 4.7: Kết quả dự báo thử nghiệm dòng chảy hồ Tuyên Quang tháng IX/2007

Bảng 4.8: Kết quả dự báo thử nghiệm dòng chảy hồ Hoà Bình mùa lũ từ tháng VI – VIII /2008

Bảng 4.9: Kết quả dự báo thử nghiệm dòng chảy hồ Thác Bà mùa lũ từ tháng VI –VIII/2008

Bảng 4.10: Kết quả dự báo thử nghiệm dòng chảy hồ Tuyên Quang mùa lũ từ tháng VI –VIII/2008

Bảng 4.11: Kết quả dự báo đỉnh lũ hồ Hoà Bình mùa lũ năm 2008

Bảng 4.12: Kết quả dự báo đỉnh lũ hồ Thác Bà mùa lũ 2008

Bảng 4.13: Kết quả dự báo đỉnh lũ hồ Tuyên Quang mùa lũ năm 2008

Bảng 4.14: Hiệu quả dự báo bằng MIKE 11 so với phương pháp truyền thống

187 192 194 195 202 202 202 203 203

203 204 204 205 205

MỤC LỤC HÌNH

Hình 1.1: Bản đồ mạng lưới trạm KTTV trên lưu vực sông Hồng

Hình 1.2: Các lưu vực bộ phận được phân chia trên sông Đà

Hình 1.3: Các lưu vực bộ phận trên sông Chảy

Hình 1.4: Các lưu vực bộ phận trên sông Gâm

Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc mô hình NAM

Hình 2.2: Nhánh sông với các điểm lưới xen kẽ

Hình 2.3: Hình dạng các điểm lưới xung quanh nút tại ngã ba sông

Hình 2.4: Hình dạng các điểm lưới và các nút trong mô hình hoàn chỉnh

Hình 2.5: Ma trận hệ phương trình viết cho một nhánh chưa khử chuẩn

Hình 2.6: Ma trận hệ phương trình viết cho một nhánh đã khử chuẩn

Hình 2.7: Giao điểm của ba nhánh sông

Hình 2.8: Các bộ biên tập của Mike 11

Hình 2.9: Chọn các kiểu mô hình và dạng mô phỏng

Hình 2.10: Xác định các file đầu vào cho các mô hình

Hình 2.11: Xác định điều kiện ban đầu và bước thời gian

Hình 2.12: Xác định lưu trữ file kết quả

Hình 2.13: Trang khởi động chỉ thị kiểm tra

Hình 2.14: Sơ đồ lưới sông trong bộ biên tập mạng

Hình 2.15: Dạng bảng cho biên tập mạng lưới sông

Hình 2.16: Biên tập mặt cắt ngang

Hình 2.17: Thông số nhám lòng dẫn

Hình 2.18: Giả thiết về bán kính nhám và thủy lực

Hình 2.19: Số liệu xử lý mặt cắt ngang

Hình 2.20: Biên tập điều kiện biên

Hình 2.21: Biên tập chuỗi thời gian

Hình 2.22: Biên tập thủy động lực

Hình 2.23: Biên tập biến chung và biến cục bộ

Hình 2.24: Biên tập các thông số thủy động lực

Hình 2.25: Sơ đồ lưu vực sông

Hình 2.26: Sơ đồ tính mô hình mưa rào – dòng chảy

Hình 2.27: Chạy mô hình mưa rào-dòng chảy và thủy động lực đồng thời Hình 2.28: Chạy mô hình NAM và Mike 11 không ghép nối

Hình 2.29: Kết cấu file dữ liệu đầu vào lưu lượng dự báo đến hồ chứa

29 32 34 35 42 49 49 50 51 51 52 55 55 56 56 57 57 58 58 59 60 60 61 61 62 63 63 64 66 66 67 67 69

Hình 2.30: Giao diện chính của chương trình

Hình 2.31: Menu File

Hình 2.32: Mở file dữ liệu dạng text trên giao diện chương trình

Hình 2.33: Menu TinhCanBangHo

Hình 2.34: Form điều tiết các hồ chứa

Hình 2.35: Mở file dữ liệu đầu vào Q đến hồ

Hình 2.36: Giao diện điều hành hồ Hòa Bình

Hình 2.37: Message lựa chọn phương án điều hành

Hình 2.38: Kết quả cuối cùng quá trình điều tiết hồ chứa

Hình 2.39: Bảng chọn chính

Hình 2.40: Kiểm tra và kết xuất số liệu KTTV

Hình 2.41: Chọn dạng kết xuất số liệu

Hình 2.42: Tạo chuỗi thời gian MIKE 11

71 71 71 72 72 72 73 73 74 84 88 89 90 Hình 3.1: Bản đồ phân vùng ảnh hưởng của các trạm mưa trên lưu vực sông Đà

Hình 3.2: Mạng tính toán thủy lực trong mô hình Mike 11

Hình 3.3: Sơ đồ tính toán, dự báo dòng chảy sông Đà đến đập Hoà Bình

Hình 3.4: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Trung Ái Kiều mùa lũ năm 2004

Hình 3.5: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Trung Ái Kiều trận lũ lớn nhất năm 1973

Hình 3.6: Đường quá trình dòng chảy tính toán và thực đo tại Lý Tiên Độ năm 2004

Hình 3.7: Đường quá trình dòng chảy tính toán và thực đo tại Lý Tiên Độ trận lũ năm 1978

Hình 3.8: Đường quá trình dòng chảy tính toán và thực đo tại Mường Tè mùa lũ năm 2002

Hình 3.9: Đường quá trình dòng chảy tính toán và thực đo tại Mường Tè trận lũ lớn nhất năm 1978

Hình 3.10: Đường quá trình lưu lượng thực đo và tính toán mùa lũ năm 2003 tại Nậm Giàng

Hình 3.11: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Nậm Giang trận lũ lớn nhất năm 1996

Hình 3.12: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Lai Châu mùa lũ năm 2004 Hình 3.13: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Lai Châu

92

95

96 117 117 118 119 120 121 122 122 124

trận lũ lớn nhất năm 1995 Hình 3.14: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Nậm Mức mùa lũ năm 2003 Hình 3.15: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Nậm Mức trận lũ năm 1996 Hình 3.16: Đường quá trình lưu lượng thực đo và tính toán mùa lũ năm

2003 tại trạm thủy văn Quỳnh Nhai Hình 3.17: Đường quá trình lưu lượng thực đo và tính toán trận lũ năm

1996 tại trạm thủy văn Quỳnh Nhai Hình 3.18: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Bản Củng mùa lũ năm 2004 Hình 3.19: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Bản Củng trận lũ lớn nhất năm 1996 Hình 3.20: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Tạ Bú mùa

lũ năm 2003 Hình 3.21: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Tạ Bú trận

lũ lớn nhất năm 1996 Hình 3.22: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại hồ Hoà Bình mùa lũ năm 2004 Hình 3.23: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại hồ Hoà Bình mùa lũ năm 1996 Hình 3.24: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Trung Ái Kiều mùa lũ năm 2005 Hình 3.25: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Lý Tiên

Độ mùa lũ năm 2005 Hình 3.26: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Mường Tè mùa lũ năm 2005 Hình 3.27: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Nậm Giang mùa lũ năm 2005 Hình 3.28: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Lai Châu mùa lũ năm 2005 Hình 3.29: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Nậm Mức mùa lũ năm 2005 Hình 3.30: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Quỳnh Nhai mùa lũ năm 2005 Hình 3.31: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Bản Củng mùa lũ năm 2005

124125126127127128129130130131132133133134135136137137138

Hình 3.32: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Tạ Bú mùa

lũ năm 2005 Hình 3.33: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại hồ Hoà Bình mùa lũ năm 2005 Hình 3.34: Tích hợp mạng lưới trạm điện báo mưa lên bản đồ sông Chảy Hình 3.35: Bản đồ phân vùng ảnh hưởng của các trạm điện báo mưa Hình 3.36: DEM lưu vực sông Chảy từ Bảo Yên Đến Thác Bà Hình 3.37 Sơ đồ vị trí mặt cắt ngang sông Chảy đoạn từ Bảo Yên đến đập Thác Bà Hình 3.38: Mạng thủy lực trên sông Chảy được tạo từ shape file Hình 3.39: Kết quả mô phỏng quá trình dòng chảy mùa lũ năm 2002 tại Bảo Yên Hình 3.40: Kết quả mô phỏng quá trình dòng chảy mùa lũ năm 2004 tại Bảo Yên Hình 3.41: Kết quả mô phỏng quá trình dòng chảy mùa lũ năm 2002 tại

hồ Thác Bà Hình 3.42: Kết quả mô phỏng quá trình dòng chảy mùa lũ năm 2004 tại

hồ Thác Bà Hình 3.43: Kết quả mô phỏng quá trình dòng chảy mùa lũ năm 2005 tại Bảo Yên Hình 3.44: Kết quả mô phỏng quá trình dòng chảy mùa lũ năm 2006 tại Bảo Yên Hình 3.45: Kết quả mô phỏng quá trình dòng chảy mùa lũ năm 2005 tại

hồ Thác Bà Hình 3.46: Kết quả mô phỏng quá trình dòng chảy mùa lũ năm 2006 tại

hồ Thác Bà Hình 3.47: Phân vùng ảnh hưởng mưa Hình 3.48: DEM lưu vực sông Gâm từ Bảo Lạc và Đầu Đẳng đến

Na Hang Hình 3.49: Sơ đồ mặt cắt ngang sông Gâm đoạn từ Bảo Lạc đến Bắc Mê Hình 3.50: Sơ đồ mặt cắt ngang sông Gâm đoạn từ Bắc Mê và Đầu Đẳng đến Na Hang Hình 3.51: Mạng thủy lực được tạo từ shape file Hình 3.52: Sơ đồ điều kiện biên của mô hình Hình 3.53: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Bảo Lạc mùa lũ năm 2003

139

140143143144

145145151151152153153154154

155156

157158

158159161168

Hình 3.54: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Bắc Mê

mùa lũ năm 2002

Hình 3.55: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại hồ Tuyên Quang mùa lũ năm 2007

Hình 3.56: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Bảo Lạc mùa lũ năm 2005

Hình 3.57: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Bắc Mê mùa lũ năm 2005

Hình 3.58: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Na Hang mùa lũ năm 2006

Hình 3.59: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Bảo Lạc trận lũ lớn năm 2002

Hình 3.60: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Bắc Mê trận lũ lớn năm 2002

Hình 3.61: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Na Hang trận lũ lớn năm 2001

169 169 171 172 172 172 173 173 Hình 4.1: Giao diện chính phần mềm tích hợp dự báo dòng chảy 5 ngày đến 3 hồ chứa lớn bằng phần mềm MIKE 11

Hình 4.2: Bảng menu điều khiển dự báo dòng chảy đến hồ Hoà Bình

Hình 4.3: Giao diện cập nhật số liệu mực nước, lưu lượng từ file excel

Hình 4.4: Thông báo đã cập nhật, chuyển đổi xong các file đầu vào MIKE 11

Hình 4.5: Thay đổi thời gian cập nhật tại thời điểm dự báo

Hình 4.6: Chọn thời kỳ bắt đầu và kết thúc mô phỏng, dự báo

Hình 4.7: Các nút xanh báo hiệu bắt đầu mô phỏng bình thường

Hình 4.8: Tính toán cân bằng hồ chứa

Hình 4.9: Đồ thị so sánh mực nước, lưu lượng dự báo và thực đo

Hình 4.10: Bảng menu dự báo dòng chảy đến hồ Tuyên Quang

Hình 4.11: Bảng menu dự báo dòng chảy đến hồ Thác Bà

Hình 4.12: Sơ đồ tổng quát bộ mô hình nghiệp vụ HRM tại Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương

Hình 4.13: Sơ đồ chuẩn bị số liệu mưa DBST từ mô hình HRM cho tính toán thuỷ văn

Hình 4.14: Phân vùng dự báo mưa số trị lưu vực sông Hồng

Hình 4.15: Sơ đồ khối dự báo bằng MIKE 11

177 182 183

183 184 185 185 186 187 188 189 191

192 194 201

CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

- CSDL: Cơ sở dữ liệu,

- CT: Chương trình,

- DA: Mô đun đồng hóa số liệu,

- DEM: Bản đồ độ cao số (Digital Elevation Model),

- DBST: Dự báo số trị

- DB: Dự báo

- DHTNĐ: Dải hội tụ nhiệt đới

- GIS: Hệ thống thông tin địa lý GIS (Geographic Information System)

- KTTV: Khí tượng Thuỷ văn

- KTTV và MT: Khí tượng Thuỷ văn và Môi trường

- KTTV TƯ: Khí tượng Thủy văn Trung ương

- MIKE 11: Mô hình thuỷ lực của Viện Thuỷ lực thuỷ văn Đan Mạch

- NAM: Mô hình mưa rào – dòng chảy của Viện Thuỷ lực thuỷ văn Đan Mạch

MỞ ĐẦU

Thượng lưu sông Hồng có một hệ thống hồ chứa lớn quyết định đến vận mệnh của hạ du và sự phát triển bền vững của Đất nước Hồ chứa Hoà Bình, Thác Bà đã hoạt động trong nhiều năm nay, hồ chứa Tuyên Quang được đưa vào khai thác từ đầu năm 2008, hồ chứa Sơn La đang trong thời kỳ xây dựng,

dự kiến sẽ được tích nước và đưa vào hoạt động trong năm 2009 Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống hồ chứa này là đảm bảo an toàn chống lũ đồng bằng Bắc Bộ

và khai thác điện

Để phục vụ tốt “Quy trình vận hành liên hồ thuỷ điện Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà trong mùa lũ hàng năm", do Thủ tướng Chính phủ phê duyệt ngày 01 tháng 6 năm 2007, cần thiết phải gấp rút xây dựng công nghệ dự báo dòng chảy 5 ngày đến các hồ chứa này

Với mục đích trên, đề tài “Xây dựng công nghệ dự báo dòng chảy 5

ngày đến các hồ chứa lớn trên hệ thống sông Đà và sông Lô” do Trung tâm

Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương thực hiện trong 2 năm từ tháng 6 năm

2006 đến tháng 6 năm 2008

Mục tiêu của đề tài là: Xây dựng được công nghệ dự báo quá trình dòng

chảy 5 ngày đến 3 hồ chứa thuỷ điện Hoà Bình, Thác Bà và Tuyên Quang, nhằm tăng độ chính xác thêm từ 3 - 7 % và đảm bảo tính kịp thời của các bản tin dự báo, phục vụ tốt các yêu cầu của Qui trình vận hành liên hồ chứa trên sông Đà và sông Lô

Thực hiện mục tiêu trên, nhiệm vụ chính của đề tài là xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ cho dự báo 5 ngày; xây dựng phần mềm quản lý, khai thác, cập nhật, chuyển đổi số liệu Nghiên cứu ứng dụng mô hình NAM, mô hình thuỷ lực MIKE 11, mô hình cân bằng hồ chứa và các sản phẩm dự báo mưa số trị của mô hình HRM, xác định bộ thông số của các mô hình và xây dựng công nghệ dự báo dòng chảy 5 ngày đến các hồ chứa, nhằm đáp ứng các yêu cầu của công tác điều hành tối ưu liên hồ chứa Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang trong phòng tránh thiên tai đảm bảo an toàn cho hạ du và sản xuất điện

Sản phẩm chính của đề tài là bản báo cáo tổng kết gồm 210 trang đánh máy khổ A4 Trong đó có 92 bảng, 122 hình vẽ và 32 tài liệu tham khảo Kèm theo là phần Phụ lục gồm 80 trang với 201 hình vẽ kết quả tính toán và dự báo

Báo cáo được trình bày trong 4 chương với các nội dung sau:

Mặc dù đã cố gắng hết sức, song trong quá trình thực hiện đề tài không tránh khỏi những thiếu sót Nhóm thực hiện đề tài rất mong nhận được sự góp ý của các cơ quan cũng như các nhà khoa học

Nhóm thực hiện đề tài xin chân thành cám ơn Ban lãnh đạo Trung tâm

dự báo KTTV Trung ương, Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia, Vụ Khoa học - Công nghệ, Bộ Tài Nguyên và Môi trương, đặc biệt là Phòng Dự báo Thủy văn 1 đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình thực hiện

đề tài

Hà Nội, tháng 10 năm 2008

CHƯƠNG I ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, QUY LUẬT HÌNH THÀNH DÒNG

CHẢY VÀ PHÂN CHIA LƯU VỰC BỘ PHẬN

1.1 LƯU VỰC SÔNG ĐÀ ĐẾN ĐẬP HOÀ BÌNH

1.1.1 Điều kiện địa lý và mạng lưới sông

Sông Đà, phần thuộc lãnh thổ Trung Quốc có tên gọi là sông Lý Tiên,

bắt nguồn từ vùng núi cao thuộc tỉnh Vân Nam (Trung Quốc) Tổng diện tích

toàn lưu vực sông Đà là 52.900 km2, trong đó diện tích phần Việt Nam là

26.800 km2 - khoảng 50,7 %, sông dài 1.010 km, trên lãnh thổ Viêt Nam

khoảng 570 km Lưu vực sông hẹp, thuộc địa phận khu Tây Bắc rộng trung

bình 80 km, kéo dài theo hướng tây bắc - đông nam Phần lớn địa hình sông Đà

là đồi núi [12], có tới gần 80 % diện tích ở độ cao trên 500 m, độ cao trung bình

lưu vực là 1.130 m (Bảng 1.1) Đường phân thủy phía đông của lưu vực là dãy

núi Hoàng Liên Sơn, Pu Luông với đỉnh cao từ 2.500 – 3.000 m Phía Tây có

dãy núi cao Phu Đen Đinh (1.886 m), Phu Huổi Long (2.178 m), Phu Ta Ma

(1.801 m), Phu Tung (1.480 m) và Phu Sang (1.518 m) Phía bắc có dãy núi cao

Pu Si Lung (3.076 m) và Ngũ Đài Sơn (3.048 m) Phía đông nam là vùng núi

thấp Ba Vì (1.287 m), Viên Nam (1.029 m) và Đối Thôi (1.198 m) Địa hình

lưu vực có dạng núi và cao nguyên, chia cắt mạnh theo chiều thẳng đứng Các

dãy núi, cao nguyên và thung lũng xếp song song theo hướng tây bắc - đông

nam

Bảng 1.1: Phân bố độ cao theo diện tích lưu vực sông Đà phần Việt Nam

Phần lớn lòng sông cao hơn mặt biển từ 100 – 500 m, bồi tụ ít và lắm

thác ghềnh Thượng lưu sông Đà kể từ nguồn tới Park Ma, dòng sông chảy theo

hướng tây bắc - đông nam Lòng sông rộng trung bình 40 – 60 m vào mùa cạn

Từ biên giới Việt Trung tới Lai Châu khoảng 125 km có độ dốc bình quân 160

cm/km Trung lưu sông Đà từ Park Ma tới suối Rút, độ dốc đáy sông giảm còn

38 – 40 cm/km, lòng sông rộng trung bình 90 – 100 m Hạ lưu, từ suối Rút đến

cửa sông (Trung Hà) lòng sông mở rộng khoảng 200 m về mùa cạn, độ dốc còn

42 cm/km Từ suối Rút, sông Đà chuyển hướng tây đông cho tới Hòa Bình

Trên lãnh thổ Việt Nam, sông Đà có 10 phụ lưu cấp 1 (Bảng 1.2), trong

đó có 4 sông nhánh chính với diện tích lưu vực trên 2.000 km2: Nậm Pô, Nậm

Na, Nậm Mức, Nậm Mu; hai phụ lưu nhỏ hơn là Nậm Sập và Nậm Bú Mạng

lưới sông suối trên sông Đà phân bố không đều: vùng đá vôi mưa ít như lưu

vực Nậm Sập mật độ sông suối dưới 0,5 km/km2; vùng núi cao mưa nhiều như

thượng lưu sông Nậm Mu mạng lưới sông dày khoảng 1,67 km/km2; các vùng

sông ngòi trong lưu vực sông Đà có đặc điểm của một mạng lưới sông trẻ, biểu

hiện ở độ chia cắt mạnh, thung lũng sâu hẹp hình chữ V, độ dốc lớn Mạng lưới

sông suối dày, ít sông lớn Hướng của dòng sông lớn trùng với hướng kiến tạo địa chất của khu Tây Bắc Bắc Bộ

Do sự khác nhau về địa hình, lượng mưa, nham thạch và lớp phủ thực vật nên mật độ sông suối trong lưu vực sông Đà không đồng nhất mà phân hoá phức tạp

Vùng núi đá phún xuất, độ cao lớn, mưa nhiều, mật độ sông suối rất dày lớn hơn 1,5 - 1,78 km/km2, phân bố ở bờ trái sông Đà, phía tây Hoàng Liên Sơn

- Phu Luông

Vùng núi thấp, mưa ít hơn vùng trên, đất đá chủ yếu là sa diệp thạch, khí hậu khô nóng, mật độ sông suối thuộc loại thưa đến tương đối dày (0,5 - 1,5 km/km2) phân bố ở các vùng Tả Phình, Xin Chải, bờ phải sông Đà trên lưu vực sông Nậm Pô và Nậm Mức

Vùng cao nguyên đá vôi mưa ít, mật độ sông suối từ thưa đến tương đối dày (0,5 -1 km/km2) Vùng thượng lưu sông Nậm Bú mật độ sông suối thưa nhất, dưới 0,5 km/km2 Đây là vùng mưa ít và nhiều đá vôi, dòng chảy mặt kém phát triển

Trên lưu vực dòng chính sông Đà, số sông nhánh có chiều dài trên 10 km

là 223 sông, trong đó tới 148 sông có diện tích nhỏ hơn 100 km2

1.1.2 Các sông nhánh chính

1.1.2.1 Sông Nậm Pô

Nậm Pô là phụ lưu lớn thứ tư của sông Đà thuộc địa phận Việt Nam Sông có diện tích lưu vực là 2.280 km2, chiều dài là 103 km Bắt nguồn từ vùng núi Pu Cuôt, tỉnh Điện Biên, cao khoảng 1.000 – 1.500 m Nậm Pô chảy theo hướng từ tây bắc lên đông bắc, nhập vào sông Đà ở bờ phải tại Khang Man cách cửa sông Đà 441 km Hướng dốc trung bình của địa hình từ tây bắc xuống đông nam và từ tây nam lên đông bắc Nham thạch phân bố trong lưu vực khá đồng nhất, chủ yếu là sa diệp thạch

Lượng mưa năm khá lớn, bình quân lưu vực tới 1.966 mm Vì vậy, sông suối trong lưu vực tương đối dày, mật độ từ 0,5 đến 1 km/km2 Có 13 sông suối dài trên 10 km

Lưu vực sông Nậm Pô có hình nan quạt, tương đối rộng với độ rộng bình quân lưu vực là 24,9 km Hệ số tập trung nước tương đối nhỏ, khoảng 1,49 Tổng số sông suối có chiều dài trên 10 km và diện tích trên 100 km2 có 4 con (Bảng 1.3)

Nậm Pô thuộc loại sông tương đối nhiều nước trên miền Bắc, tổng lượng nước bình quân nhiều năm là 2,27 km3 ứng với lưu lượng bình quân năm là 72,0 m3/s và mô đun dòng chảy năm là 31,6 l/s/km2 Mùa lũ từ tháng VI đến tháng IX chiếm 73,2 % lượng dòng chảy năm Dòng chảy lớn nhất trong lưu vực thuộc loại tương đối lớn, mô đun dòng chảy lớn nhất tại trạm Nậm Pô là

895 l/s/km2 ứng với lưu lượng lớn nhất là 429 m3/s (ngày 26/VI/1996), lớn gấp trên 400 lần dòng chảy nhỏ nhất Rừng còn rất ít, nham thạch chủ yếu là thành phần sét nhiều đá là nguyên nhân trực tiếp dẫn đến dòng chảy cạn rất nhỏ

Bảng 1.3: Đặc trưng hình thái lưu vực sông Nâm Pô

2.280

119 1.040

887

-

-

- 36,0 44,8

24,9 7,5 15,4 7,4 10,6

1,69 1,64 1,61 1,30 1,23

-

- 2,03

- 0,74

-

- 0,53

- 0,71

1.1.2.2 Sông Nâm Na

Nậm Na là phụ lưu lớn nhất của sông Đà thuộc địa phận Việt Nam, trên lãnh thổ Trung Quốc có tên là Đăng Điều Sông dài 235 km và có diện tích lưu vực là 6.860 km2, trong đó có 2.190 km2 thuộc Việt Nam

Bắt nguồn từ vùng núi cao trên 2.000 m thuộc tỉnh Vân Nam Trung Quốc, chảy theo hướng tây bắc đông nam, khi tới địa phận nước ta dòng sông uốn khúc rồi đổi hướng gần bắc nam và nhập vào sông Đà ở bờ trái, tại Mường Lay cách cửa sông Đà 427 km

Sông Nậm Na nằm giữa một bên là cao nguyên Ma Lu Thăng cao trung bình 1.000 m ở phía tây bắc và một bên là cao nguyên Tả Phình, cao trung bình 1.200 - 1.400 m ở phía đông Địa thế lưu vực khá cao, độ cao trung bình lưu vực khoảng 1.276 m Các đỉnh cao nhất nằm ở phía bắc đông bắc như: Ngũ Đài Sơn 3.048 m, To Leng 3.096 m, phía tây bắc địa hình đều cao trên 2.000 m

Hướng dốc chung của lưu vực sông Nậm Na là từ bắc xuống nam Độ chia cắt sâu có tính chất hẻm vực điển hình Nhát cắt sâu tới 1.100 m do thung lũng sông Nậm Na tạo nên

Do có vị trí ở quá về phía bắc, địa hình cao nên khí hậu ở lưu vực sông Nậm Na lạnh và nhiều mưa Đây là một trong những trung tâm mưa lớn của lưu vực sông Đà Lượng mưa bình quân năm trên lưu vực sông Nậm Na khá cao, khoảng trên 2.200 mm Tại Phong Thổ 2.202 mm, Pa Tần 2.997 mm, Sình Hồ 2.682 mm Mùa mưa từ tháng V đến tháng X có lượng mưa chiếm khoảng 90

% lượng mưa cả năm Ba tháng VI, VII và VIII có lượng mưa lớn nhất chiếm khoảng 50 – 60 % lượng mưa năm

Trong điều kiện địa hình dốc, mưa nhiều, sông suối phía bờ phải sông Nậm Na phát triển dày trên nền diệp thạch phân phiến Mật độ sông suối trên

1 km/km2 Phía bờ trái phân bố đá vôi, cat-xtơ phát triển mạnh mẽ, nên tuy cũng mưa nhiều nhưng mật độ sông suối thưa hơn vùng trên Mật độ trung bình lưới sông của Nậm Na thuộc cấp tương đối dày, dưới 1 km/km2

Tổng số sông suối có chiều dài từ 10 km trở lên là 21 sông, trong đó 12 sông có diện tích nhỏ hơn 100 km2 Những phụ lưu lớn đều nhập vào bờ trái sông Nậm Na (Bảng 1.4)

Nằm trong vùng mưa nhiều, độ dốc lưu vực lớn điều kiện hình thành dòng chảy mặt thuận lợi đã quyết định nguồn tài nguyên nước phong phú của sông Nậm Na Nhưng chủ yếu tập trung vào thời kỳ mưa, lũ

Bảng 1.4: Đặc trưng hình thái lưu vực sông Nậm Na

31,2 37,1 37,1 40,3 41,5

28,1 8,5 16,3 7,0 7,3

1,36 1,16 1,32 1,17 1,33

- 0,60 0,16 2,20 0,63

- 0,60 0,75 0,66 0,50 Tổng lượng nước bình quân nhiều năm của Nậm Na là 8,80 km3 tương ứng với lưu lượng bình quân 179 m3/s và mô đun dòng chảy năm là 40,7 l/s/km2

Chế độ dòng chảy sông Nậm Na phản ánh khá rõ chế độ mưa Đặc điểm nổi bật trong chế độ dòng chảy của sông Nậm Na là thời kỳ nước lớn trong mùa

lũ tới sớm hơn các lưu vực sông ở phía nam Điều đó chủ yếu là do ảnh hưởng sớm của hoàn lưu phía tây đối với lưu vực

Mùa lũ ngắn, từ tháng VI đến tháng IX chiếm khoảng 68,4 % lượng dòng chảy cả năm Dòng chảy ba tháng lớn nhất xuất hiện từ tháng VI đến tháng VIII và dòng chảy lớn nhất thường xuất hiện vào tháng VII Lượng dòng chảy của tháng này chiếm khoảng 25,3 % lượng dòng chảy năm Mô đun dòng chảy lớn nhất đạt 507 l/s/km2

1.1.2.3 Sông Nâm Mức

Nậm Mức là phụ lưu lớn thứ ba, đổ vào sông Đà ở bờ phải Diện tích lưu vực là 2.930 km2 chiếm khoảng 6,75 % diện tích lưu vực sông Đà thuộc Việt Nam Lưu vực sông Nậm Mức ở vị trí phía cực tây của lưu vực sông Đà, bắt nguồn từ vùng núi cao trên 1.500 m, chảy trên đất Lào theo hướng bắc nam Đến gần biên giới Việt – Lào, sông Nậm Mức đổi thành hướng từ tây nam lên đông bắc và đổ vào sông Đà tại bản Huổi Mức cách cửa sông Đà 409 km

Lưu vực sông Nậm Mức là một vùng trũng so với các bờ núi xung quanh Phía tây nam lưu vực cao hơn cả, trung bình khoảng 1.000 m, các đỉnh đường phân nước cao tới 2.178 m Phía đông và đông bắc lưu vực hạ thấp rõ rệt, chỉ cao khoảng 600 m và tới cửa sông chỉ còn 150 m Độ dốc trung bình của đáy sông 5,55 ‰ Lưu vực Nậm Mức có độ cao trung bình là 934 m và độ dốc trung bình khoảng 35 %

Lượng mưa tại đây không lớn, bình quân toàn lưu vực là 1.780 mm Phía tây nam, tại Mường Pôn là 1.751 mm, Mường Muôn 1.718 mm, phía đông bắc mưa tăng hơn không nhiều, tại Nậm Mức đạt 1.782 mm

Lượng bốc hơi trong lưu vực khoảng 900 mm Trong điều kiện địa hình thấp, ít mưa, đá vôi phân bố nhiều, ở phía đông lưu vực sông suối kém phát triển

Tổng số sông suối có chiều dài từ 10 km trở lên là 14 sông, trong đó 9 sông có diện tích nhỏ hơn 100 km2 Các phụ lưu chính phân bố lệch về phía bờ trái (Bảng 1.5)

Bảng 1.5: Đặc trưng hình thái lưu vực sông Nậm Mức

22,6 11,3 5,5 8,8

1,62 2,26 1,36 1,60

Tương ứng với phân bố mưa, dòng chảy trên lưu vực cũng tăng dần từ tây nam (25 l/s/km2) lên đông bắc (30 l/s/km2)

Mùa lũ trên lưu vực sông Nậm Mức tập trung trong bốn tháng (VI - IX) tháng có lượng nước chiếm khoảng 74,8 % lượng nước cả năm Tháng VIII có dòng chảy trung bình nhiều năm lớn nhất, chiếm 25,2 % lượng dòng chảy cả năm

Dòng chảy lớn nhất trên sông Nậm Mức lớn hơn sông Nậm Pô và Nậm

Na Lưu lượng lớn nhất đã xuất hiện trong những năm gần đây là 2.250 m3/s ứng với mô đun dòng chảy lớn nhất là 825 l/s/km2 (tại trạm Nậm Mức ngày 27/X/1961)

1.1.2.4 Sông Nậm Mu

Nậm Mu bắt nguồn từ vùng núi cao trên 3.000 m ở phía tây dãy Hoàng Liên Sơn, sông chảy theo hướng tây bắc – đông nam và nhập vào sông Đà ở phía bờ phải tại Khung Môn cách cửa sông Đà 165 km Sông Nậm Mu dài 165

km và có diện tích lưu vực là 3.400 km2, chiếm 13 % diện tích lưu vực sông

Trong điều kiện địa hình núi, dốc, mưa nhiều trên một nền diệp thạch, tầng phủ thực vật còn ít là những thuận lợi để sông suối hình thành và phát triển dày đặc, mật độ sông suối trung bình toàn lưu vực là 1,16 km/km2 Phù hợp với địa hình cao và mưa nhiều, phía thượng lưu Nậm Mu sông suối phát triển nhiều nhất đạt 1,5 - 1,67 km/km2 Tổng số sông suối có chiều dài trên 10

km là 4 sông, phân bố tương đối đều theo dọc sông (Bảng 1.6)

Hình thành trong vùng mưa nhiều, sông Nậm Mu là phụ lưu lớn và nhiều nước thứ 2 trong lưu vực sông Đà Tổng lượng nước bình quân nhiều năm của toàn bộ lưu vực là 3,89 km3 ứng với lưu lượng bình quân là 123 m3/s và mô đun dòng chảy năm là 36,21 l/s.km2

Bảng 1.6: Đặc trưng hình thái lưu vực sông Nậm Mu

-

26,8 9,1 6,2 4,4

1,67 1,26 1,18 1,31 Mùa lũ kéo dài từ tháng VI đến tháng IX có lượng dòng chảy chiếm 73,7% lượng dòng chảy năm, lượng dòng chảy 3 tháng lớn nhất, từ tháng VI - tháng VIII, chiếm tới 64,1% lượng dòng chảy năm Tháng VII có dòng chảy lớn nhất chiếm tới 27,4 % lượng dòng chảy năm

Dòng chảy lớn nhất tại Nậm Mu là 4.020 m3/s, ứng với mô đun đỉnh lũ là 1.535 l/s/km2 thuộc loại lớn nhất trên niềm Bắc

1.1.3 Đặc điểm mưa và dòng chảy lũ

1.1.3.1 Đặc điểm mưa

Sự sắp xếp song song của địa hình núi, cao nguyên và thung lũng sông có tác động rõ rệt tới khí hậu trên lưu vực Dãy núi cao Hoàng Liên Sơn – Pu Luông như một bức tường tự nhiên ngăn cản và làm suy yếu ảnh hưởng của gió Đông Bắc Các dãy núi cao ở biên giới Việt - Lào lại tạo ra hiệu ứng fơn đối với gió mùa Tây Nam Điều kiện địa hình và vị trí của lưu vực đã qui định khí hậu với hai mùa: mùa đông khô lạnh, mùa hè nhiều mưa ở vùng cao và khô nóng ở vùng thấp

Mưa lớn trên lưu vực thường bắt đầu sớm, vào khoảng tháng VI, tháng VII Vùng bắc và tây bắc là vùng núi cao có khí hậu ẩm ướt đến rất ẩm, lượng mưa trung bình nhiều năm từ 1.500 đến 2.700 mm, lượng mưa mùa hè (tháng V

- IX) chiếm tới trên 70 % tổng lượng mưa năm Vùng núi thấp Sơn La - Mộc Châu, mùa hè chịu ảnh hưởng của gió mùa tây nam, lượng mưa trung bình năm thấp, chỉ 1.100 đến 1.500 mm, trong đó lượng mưa mùa hè dưới 1.000 mm Khoảng 50 – 60 % lượng mưa năm tập trung vào 3 tháng VI, VII và VIII

Trên lưu vực sông Đà tồn tại những trung tâm mưa, thường xảy ra ở phần lưu vực thuộc địa phận Việt Nam gần biên giới Việt – Trung, có lượng mưa năm thay đổi tùy từng vị trí từ 2.400 đến 3.000 mm [4, 7, 12] Như trung tâm mưa ở sườn tây dãy Hoàng Liên Sơn thuộc các lưu vực sông nhánh Nậm

Na, Nậm Mu, lượng mưa trung bình năm khoảng 2.500 mm: trên lưu vực sông

Nậm Na có các tâm mưa lớn tại: Pa Tần 2.997 mm, Sình Hồ 2.746 mm; thượng lưu sông Nậm Mu có các tâm mưa: Tam Đường 2.519 mm, Bình Lư 2.372 mm Tại vùng phía tây dãy Hoàng Liên Sơn thấy rõ qui luật lượng mưa giảm từ thượng lưu xuống trung hạ lưu: tại Mường Tè 2.404 mm, Lai Châu 2.119 mm, Quỳnh Nhai 1.706 mm, Sơn La 1.414 mm, Cò Nòi 1.272 mm

1.1.3.2 Đặc điểm dòng chảy lũ

Địa hình núi cao, chia cắt mạnh, độ dốc lớn, thung lũng sâu, hẹp với lượng mưa lớn lại tập trung vào một vài tháng trong năm nên tạo điều kiện hình thành mạng lưới sông dày đặc, ít sông lớn, hướng của các dòng sông suối trùng với hướng của lưu vực

Bảng 1.7: Một số đặc trưng thủy văn lưu vực sông Đà

Đặc trưng dòng chảy năm

TT Lưu vực

Diện tích (km 2 )

L km)

W (km 3 )

Q (m 3 /s)

M (l/s/km 2 ) α

310

270 1.360

1.170 1.125 1.550 1.744 72,0

279 79,6

177 16,0 10,6 14,6 7,5 4,3

33,5 33,3 34,3 33,8 31,6 40,7 27,2 50,9 51,1 39,9 10,7 18,4 44,3

0,58 0,45 0,55 0,55 0,50 0,58 0,47 0,66 0,80 0,61 0,25 0,53 0,90 Nguồn sinh dòng chảy quan trọng nhất trên sông Đà nằm ở phần lưu vực vùng sườn phía tây dãy Hoàng Liên Sơn, trên các lưu vực: Nậm Na, Nậm Mu, Nậm Chiến, suối Sập, có mô đun dòng chảy năm từ 40 – 50 l/s/km2 Trừ các lưu vực Nậm Bú (Pàn) và Nậm Sập có mô đun dòng chảy nhỏ dưới 20 l/s/km2,

ở các nơi khác trên lưu vực sông Đà, mô đun dòng chảy thường từ 27 - 34

l/s/km2 (Bảng 1.7) Dòng chảy sông tập trung vào các tháng mùa lũ, chiếm tới

69 – 78 % tổng lượng dòng chảy năm [12]

Mùa lũ trên sông Đà thường bắt đầu vào tháng V, kết thúc vào cuối tháng IX đầu tháng X (Bảng 1.8) Lũ lớn nhất thường xảy ra vào cuối tháng VII, nửa đầu tháng VIII Dòng chảy lũ tập trung nhanh và không đồng bộ ở các phần khác nhau của lưu vực là một đặc điểm nổi bật nhất của dòng chảy sông

Đà Điều kiện địa lý tự nhiên thuận lợi cho dòng chảy lũ hình thành trên các phụ lưu sông Đà, nhất là lưu vực Nậm Na, Nậm Mu Trên dòng chính, lượng dòng chảy lũ chiếm bình quân từ 77,6 đến 78,5 % dòng chảy năm; dòng chảy tháng VIII thường lớn nhất năm, chiếm tới 23,7 % (Bảng 1.9)

Bảng 1.8: Tần suất (%) bắt đầu và kết thúc mùa lũ trên hệ thống sông Đà

Bảng 1.9: Đặc trưng dòng chảy trên sông Đà

Lưu lượng đỉnh lũ (đo đạc) Lưu lượng

Mùa

lũ

Mùa cạn

398 2.090 1.140 2.200

439

199

140

11.00022.70021.5001.0203.8002.2504.0206411.180365

29/7/6618/8/9618/8/9612/9/766/7/76 27/8/7115/7/7022/6/7716/7/6529/9/62

325

494

415 2.147

560

840 1.534 2.048

27/4/63 2/5/80 8/5/60 16/5/69 5/5/69 14/5/66 4/5/80 13/5/66 8/5/60 28/4/60

77,4 77,2 77,6 74,7 66,5 73,2 73,9 70,4 72,1 71,8

22,6 22,8 22,4 25,3 33,5 26,8 26,1 29,6 27,9 28,1

Đã quan trắc được mô đun đỉnh lũ rất lớn trên các sông nhỏ: tại Nậm Pô

là 2.147 l/s/km2; tại Nậm Chiến là 2.048 l/s/km2 và tại Nậm Mu là 1.534

l/s/km2 Trên dòng chính mô đun đỉnh lũ cũng rất lớn: tại Lai Châu là 428

l/s/km2 (VIII/1945); tại Tạ Bú là 494 l/s/km2 (VIII/1996) và tại Hòa Bình là 454

l/s/km2 (VII/1964) Tại Lai Châu, biên độ lũ lớn nhất đạt tới 27,5 m

(VIII/1945), cao nhất ở Việt Nam, với cường suất lũ lên lớn nhất tới 77,4 cm/h

1.1.3.3 Hồ thuỷ điện Hoà Bình

Hồ Thuỷ điện Hoà Bình được xây dựng trên dòng chính sông Đà phía

trên thị xã Hoà Bình, khánh thành ngày 20/XII/1994 Hồ được xây dựng với

nhiều mục đích khác nhau như: phòng lũ hạ du, sản xuất điện, tưới, giao thông

thuỷ , trong đó có phòng lũ hạ du và sản xuất điện là hai nhiệm vụ chính Hồ

Hoà Bình có chiều dài ứng với mực nước dâng bình thường là 208 km, độ rộng

trung bình là 1 km, diện tích mặt hồ là 208 km2 [16]

Một số thông số kỹ thuật cơ bản của hồ và các công trình đầu mối nhà

máy thuỷ điện Hoà Bình:

Cao trình mực nước dâng bình thường 117 m

Dung tích ứng với mực nước gia cường 10,45 tỷ m3

Số cửa xả đáy (kích thước) 12 (10 x 6 m)

Tổng lượng nước năm TBNN 57,4 tỷ m3

Mực nước thời kỳ lũ sớm (15/VI - 15/VII) ≤ 98 m

Mực nước thời kỳ lũ chính vụ (16/VII - 25/VIII) 91 - 96 m

1.1.3.4 Thời gian truyền lũ trên sông Đà về hồ Hoà Bình

Theo số liệu của Phòng Dự báo Thuỷ văn Bắc Bộ, thời gian truyền lũ trung bình ở các đoạn sông chính từ Mường Tè về Hòa Bình và trên các phụ lưu chính Nậm Na, Nậm Mu, cho thấy trong mùa lũ thời gian truyền lũ có khác nhau khi lũ lên và lũ xuống Tuy nhiên, trong tính toán và dự báo, thời gian truyền lũ trung bình từ Mường Tè về Tạ Bú có thể lấy 18 – 20 h, từ Tạ Bú

về Hòa Bình là 12 – 24 h trong tự nhiên, khi có hồ Hòa Bình thời gian truyền lũ giảm xuống còn 3 – 12 h tùy theo mực nước hồ [2, 6] Ngoài ra, thời gian truyền lũ trên các đoạn sông cũng phụ thuộc vào tâm mưa trên lưu vực Với điều kiện thông tin khí tượng thủy văn hiện nay, thời gian dự kiến dự báo lưu lượng tại Tạ Bú trên sông Đà không quá 18 h và Hòa Bình không quá 36 h Khi thời gian dự kiến trên 36 h, trị số dự báo chỉ dùng để tham khảo

1.2 SÔNG CHẢY ĐẾN HỒ THÁC BÀ

1.2.1 Điều kiện địa lý tự nhiên

Sông Chảy là phụ lưu lớn thứ hai trong lưu vực sông Lô Bắt nguồn từ vùng núi Tây Côn Lĩnh cao nhất khu Đông Bắc Diện tích sông Chảy chiếm khoảng 16,7 % diện tích toàn bộ lưu vực sông Lô [12]

Lưu vực sông Chảy được giới hạn: phía Bắc là vùng núi cao 1.500 m, đường phân nước giữa sông Chảy và sông Lô Dãy núi con Voi kéo dài từ tây bắc xuống đông nam phân cách giữa sông Chảy và sông Thao Phía đông và đông nam là đường sống núi của dãy Tây Côn Lĩnh và dãy núi thấp phân chia giữa lưu vực sông Chảy và dòng chính sông Lô ở phía trung lưu

Địa hình lưu vực sông Chảy thấp dần từ bắc, tây bắc xuống đông nam Phía bắc cao hơn cả, trong đó dãy Tây Côn Lĩnh cao khoảng 1.630 đến trên 2.000 m với đỉnh cao tới 2.419 m Phía tây, là dãy núi Con Voi cao từ 700 - 1.450 m Phía đông nam lưu vực chỉ cao trung bình 200 - 300 m Hướng dốc của địa hình đã quyết định hướng của dòng chính sông Chảy ở thượng lưu theo hướng đông tây; ở trung và hạ lưu theo hướng tây bắc - đông nam

Phần thượng lưu sông Chảy, độ cao đáy sông hạ thấp rất nhanh, trong vòng 20 km đầu, độ cao giảm từ 1.200 m xuống còn 500 m Lưu vực có sườn dốc lớn, trung bình từ 30o – 45o Sau khi qua Hoàng Su Phì và từ Cốc Pai, dòng chính sông Chảy là một hẻm vực sâu thẳm Tại Lúng Thẳng, phụ lưu lớn nhất

từ phía Trung Quốc chảy qua nhập vào sông Chảy ở bờ phải Sông Chảy nhập vào sông Lô ở Đoan Hùng, cánh cửa sông Lô 62 km

Lưu vực sông Chảy hình thành trong một vùng địa hình được nâng cao, trong vận động tạo lục trẻ và mạnh, độ cao tương đối và tuyệt đối đều lớn hơn 1.000 m Địa hình bị đào khoét chia cắt mạnh

Đáy sông chính ở độ cao 50 - 100 m, đáy các phụ lưu ở độ cao khoảng

100 - 150 m Xâm thực trên một nền đá rắn kết tinh thái cổ, thác ghềnh phát triển, dòng sông trở nên hiểm trở Chỉ kể từ Bảo Nhai trở về Phố Ràng đã có tới

41 thác lớn nhỏ và từ Phố Ràng về tới Đoan Hùng dài 82 km, số thác ghềnh và bãi nổi cũng có tới 82 cái

Độ dốc bình quân sông Chảy tới 24 %, độ cao bình quân khoảng 858 m Diện tích có độ cao từ 400 m trở xuống chiếm trên 40 % diện tích toàn lưu vực Mạng lưới sông suối phát triển mạnh, trên 1,5 km/km2 (riêng lưu vực sông Trao Chơm tới 1,85 km/km2)

1.2.2 Đặc điểm khí tượng thủy văn lưu vực sông Chảy

Trên lưu vực sông Chảy có 47 sông với chiều dài từ 10 km trở lên Dòng chính sông Chảy uốn khúc quanh co, hệ số uốn khúc lớn 2,32, độ rộng bình quân lưu vực nhỏ 26 km, hệ số không cân bằng của lưới sông nhỏ hơn 1, các phụ lưu nhập vào sông chính tương đối đều theo hai bên bờ phải và trái

Lượng mưa bình quân năm trên toàn lưu vực khoảng 1.925 mm

Nhưng do vị trí khác nhau đối với gió ẩm và địa hình, trên lưu vực sông Chảy có sự khác nhau về lượng mưa giữa các vùng

Phân bố mưa có hướng tăng dần từ thượng lưu về trung lưu và sau đó lại giảm dần về hạ lưu: Xín Mần 1.443 mm, Mường Khương 2.042 mm, Lục Yên 2.032 mm, Nghĩa Đô 2.340 mm, Chợ Ngọc 2.003 mm và Thác Bà 1.763mm Riêng khu vực Hoàng Su Phì ở cực bắc lưu vực có vị trí khuất đối với hướng gió ẩm nên ít mưa (tại Hoàng Su Phì khoảng 1.667 mm) Khả năng bốc hơi hàng năm trên lưu vực khoảng 850 mm

Sông Chảy nằm trong vùng mưa nhiều, địa hình núi phát triển, độ dốc lưu vực lớn, dòng chảy sông ngòi sản sinh thuận lợi Tổng lượng dòng chảy bình quân nhiều năm là 6,46 km3 ứng với lưu lượng bình quân năm là 205 m3/s

và mô đun dòng chảy năm là 31,5 l/s/km2, nhiều nước hơn lưu vực sông Gâm

Quy luật phân bố dòng chảy trên lưu vực sông Chảy cũng giống phân bố mưa Vùng trung lưu thuộc bờ trái sông Chảy nhiều nước nhất lưu vực, mô đun dòng chảy năm tại Nghĩa Đô tới 57,6 l/s/km2 Vùng thượng và hạ lưu ít nước hơn, mô đun dòng chảy năm đạt 31 đến 32 l/s/km2 (Bảng 1.10)

Bảng 1.10: Đặc trưng dòng chảy năm sông Chảy

6.498 3.290 5.030 6.170

6,43 3,3 4,9 6,0

31,5 32,2 31,2 31,6

0,50 0,54 0,50 0,50 Chế độ nước của sông Chảy chịu sự chi phối của chế độ mưa Đặc điểm

nổi bất là chế độ lũ kéo dài Mùa lũ trên lưu vực sông Chảy kéo dài tới 5 tháng,

bắt đầu từ tháng VI và kết thúc vào tháng X Lượng dòng chảy của 5 tháng này

chiếm tới 79,3 % lượng nước cả năm

Ba tháng có lượng dòng chảy lớn nhất là tháng VII, VIII và IX với tổng

dòng chảy chiếm khoảng 45 đến 50% lượng dòng chảy năm

Tháng có lượng dòng chảy lớn nhất trên lưu vực sông Chảy xuất hiện

đồng bộ vào tháng VIII chiếm khoảng 19 đến 20 % lượng dòng chảy năm

Đặc điểm địa hình cao, dốc mạnh, mưa lớn tạo điều kiện cho dòng chảy

lũ trên sông Chảy tập trung rất nhanh và ác liệt Nhất là ở thượng lưu và trên

các phụ lưu ở bờ trái Mô đun dòng chảy lớn nhất năm trên sông Chảy tại Cốc

Ly là 821 l/s/km2, tại Nghĩa Đô 1.806 l/s/km2 Biên độ mực nước lớn nhất tại

Cốc Ly là 15,23 m thuộc loại lớn nhất miền Bắc

1.2.3 Hồ Thuỷ điện Thác Bà

Hồ thuỷ điện Thác Bà trên sông Chảy được đưa vào hoạt động từ năm

1971 Cho đến nay, nhà máy thuỷ điện Thác Bà đã cung cấp năng lượng cho hệ

thống điện miền Bắc góp phần to lớn trong việc cung cấp năng lượng ổn định,

tạo điều kiện cho phát triển kinh tế xã hội Với đập nước cao 60,8 m, diện tích

mặt nước rộng 260 km2, hồ Thác Bà có dung tích toàn bộ là 3,6 km3, khống chế

được khoảng 50 % lượng nước hàng năm của sông Chảy để phục vụ cho phát

điện và tưới ruộng

Một số thông số kỹ thuật cơ bản của hồ và các công trình đầu mối nhà

máy thuỷ điện Thác Bà [14]:

Mực nước dâng bình thường 58 m

Dung tích ứng với mực nước gia cường 3,64 tỷ m3

Mực nước thời kỳ lũ sớm 15/VI - 15/VII ≤ 56 m

Mực nước thời kỳ lũ chính vụ (16/VII - 25/VIII) ≤ 56 m

Mực nước thời kỳ lũ muộn (26/VIII-15/IX) ≤ 58 m

1.2.4 Thời gian truyền lũ trên sông Chảy

Trên cơ sở xác định thời gian truyền lũ trung bình ở các đoạn sông chính

từ Cốc Ly về Bảo Yên; từ Bảo Yên về đập Thác Bà cho thấy trong mùa lũ thời

gian truyền lũ có khác nhau khi lũ lên và lũ xuống Tuy nhiên, trong tính toán

và dự báo, thời gian truyền lũ trung bình từ Cốc Ly về Bảo Yên có thể lấy bằng

4 giờ; từ Bảo Yên về đập Thác Bà là 6 giờ [7]

1.3 SÔNG GÂM ĐẾN HỒ TUYÊN QUANG

1.3.1 Điều kiện địa lý tự nhiên sông Gâm

Sông Gâm là phụ lưu cấp I lớn nhất của sông Lô, chiếm khoảng 44 %

diện tích của toàn lưu vực [12]

Giới hạn phía đông và đông nam lưu vực sông Gâm là cánh cung Ngân

Sơn và cánh cung Sông Gâm, đường giới hạn này cao trung bình 500 – 1.000

m, riêng các đỉnh núi đều cao trên 1.000 m, cao nhất là đỉnh Pia Dao 1.930 m

Phía tây và tây bắc là đường phân nước giữa sông Lô và sông Gâm, cao trung

bình 200 - 1.000 m, có đỉnh núi cao tới 1.940 m Phía đông nam địa hình thấp

xuống dưới 800 m Như vậy, thượng lưu sông Gâm có địa hình dốc từ tây bắc

xuống đông nam, ở trung và hạ lưu chuyển thành hướng gần bắc - nam

Bắt nguồn từ vùng núi cao gần 2.000 m thuộc tỉnh Vân Nam Trung Quốc, sông Gâm chảy vào Việt Nam tại bản Pin Qua, tới Bảo Lạc, xuống Bắc

Mê về Chiêm Hoá và nhập vào sông Lô ở Khe Lau

Thượng lưu sông Gâm ở phía Trung Quốc chảy theo hướng tây bắc - đông nam, qua biên giới chuyển hướng sang đông bắc - tây nam Dưới Bảo Lạc, sông Gâm nhận một phụ lưu lớn, sông Nho Quế (ở phía Trung Quốc gọi là Phổ Mai) từ Trung Quốc chảy theo hướng tây bắc - đông nam nhập vào sông Gâm ở Na Mát cách cửa sông Gâm 178 km Sông Gâm chảy qua cao nguyên Đồng Văn cao trung bình trên 500 m, nền nham thạch là đá vôi và phiến nham trơ trụi, thung lũng sông tại đây có dạng hẻm vực điển hình, có nơi sâu tới 1.000 m, vách đá dựng đứng, lòng sông rất hiểm trở

Từ dưới ngã ba sông Gâm và Nho Quế, sông Gâm xẻ ngang núi Lang Ca Phù cao trên 1.000 m, tạo thành hẻm vực Nà Pông để chảy về Bắc Mê và tiếp nhận một số phụ lưu lớn khác

Từ dưới Bắc Mê, sông Gâm chảy theo hướng tây bắc - đông nam tới Na Hang Lòng sông trên đoạn này nhiều bãi đá đổ, có tới 22 thác hiểm trở, trong

đó thác Thượng Lãm là lớn nhất, thuyền bè không qua lại được Độ dốc trung bình đáy sông thuộc địa phận Việt Nam là 0,84 ‰ Về đến gần Na Hang nhận thêm sông Năng ở phía bờ trái, cách cửa sông Gâm 71,5 km

Độ cao bình quân lưu vực của sông Gâm tới 877 m Phía bắc và đông bắc cao hơn cả Độ cao từ 200 m trở lên chiếm tới 95 % diện tích lưu vực, trong đó diện tích có độ cao 400 - 600 m chiếm tới 35 %

1.3.2 Đặc điểm khí tượng thủy văn lưu vực sông Gâm

Lưu vực sông Gâm ở khuất sau cánh cung Ngân Sơn và cánh cung Sông Gâm Gió đông và đông nam ẩm ướt bị ngăn chặn Đặc điểm của vị trí lưu vực như vậy đã quy định một chế độ khí hậu lạnh và ít ẩm hơn so với dòng chính sông Lô

Mức độ che khuất khác nhau đối với từng vị trí trong lưu vực là nguyên nhân phân hoá thành các vùng khí hậu trong lưu vực

Thượng lưu sông Gâm kể từ Bắc Mê trở lên có khí hậu khô và lạnh Nhiệt độ trung bình năm giảm rõ rệt, có tới 9 tháng dưới 20 oC Lượng mưa trung bình năm từ 1.100 đến 1.400 mm Vùng trung lưu, phía hữu ngạn có khí hậu ẩm ướt nhất lưu vực, nhiệt độ trung bình năm 20 – 22 oC và lượng mưa trung bình năm tới 1.800 đến 2.200 mm, tại Thác Hốc là 2.080 mm Phía bờ trái, lưu vực sông Năng, do có vị trí ở khuất sau cánh cung Sông Gâm, lượng

mưa giảm rõ rệt: Chợ Rã 1.200 mm, Ba Bể 1.450 mm, Linh Đức 1.488 mm Lượng mưa tập trung phần lớn vào mùa mưa, chiếm khoảng 80 % lượng mưa năm

Khả năng bốc hơi trên lưu vực từ 600 - 700 mm

Mặc dù có diện tích lưu vực lớn hơn, nhưng so với sông Lô, sông Gâm lại ít nước hơn Điều đó chủ yếu do khí hậu khô hạn trong vùng quyết định

Tổng lượng nước bình quân nhiều năm của sông Gâm khoảng 11 km3ứng với lượng bình quân năm là 352 m3/s và mô đun dòng chảy năm 20,5 l/s.km2

Tương tự phân bố mưa, vùng thượng lưu sông Gâm có lượng dòng chảy nhỏ nhất, mô đun dòng chảy năm từ 10 đến 26 l/s/km2

Vùng có lượng dòng chảy tương đối ít phân bố ở bờ trái sông Gâm, vùng sông Năng khoảng 20 l/s/km2

Dòng chảy năm trên lưu vực sông Gâm biến đổi nhiều hơn phía dòng chính sông Lô Năm nhiều nước gấp gần 3 lần năm ít nước

Chế độ dòng chảy của sông Gâm chia làm hai mùa rõ rệt Mùa lũ trên toàn bộ lưu vực kéo dài trong bốn tháng, từ tháng VI đến tháng IX, chiếm 62 –

73 % lượng dòng chảy cả năm So với mưa, lượng dòng chảy ít tập trung hơn Điều đó có liên quan tới khả năng điều tiết của lưu vực, nổi rõ là tác dụng của

17.2004.060 16.5002.270 1.890

11,102,08 10,901,52 1,21

352 65,9

344 48,2 38,5

1.690 1.183 1.698 1.890 1.500

20,5 16,2 20,8 21,2 20,4

0,38 0,60 0,38 0,35 0,42 Vùng sông Năng có hồ Ba Bể điều tiết nên dòng chảy phân bố khá đều, mùa lũ chỉ chiếm khoảng 63 % lượng dòng chảy năm

Ba tháng dòng chảy lớn nhất chiếm khoảng 51 – 61 % lượng dòng chảy năm, xuất hiện vào thời kỳ từ tháng VI đến tháng VIII

Tháng có lượng dòng chảy lớn nhất và nhỏ nhất xuất hiện đồng bộ trên toàn bộ lưu vực vào tháng VIII và tháng III với lượng dòng chảy tháng lớn nhất gấp khoảng mười lần tháng nhỏ nhất

Dòng chảy lũ trên lưu vực sông Gâm phản ánh đặc tính đa dạng của điều kiện địa lý thuỷ văn trong lưu vực Có vùng lũ thuộc loại ác liệt nhưng cũng có vùng lại khá ôn hòa Vùng Ngòi Quãng, nơi có diện tích tập trung nước nhỏ, mưa nhiều, độ dốc lưu vực lớn, lũ thường ác liệt nhất, mô đun dòng chảy lớn nhất tới 1.064 l/s/km2; cường suất bình quân lớn nhất là 122 cm/h, thuộc loại lớn nhất miền Bắc Tại Bảo Lạc, mô đun dòng chảy lớn nhất cũng lên tới 828 l/s/km2 và cường suất bình quân lớn nhất là 41,5 cm/h

Các vùng còn lại thuộc trung lưu sông Gâm và phía sông Năng, dòng chảy lũ thuộc loại nhỏ, ít ác liệt hơn, mô đun dòng chảy lớn nhất từ 200 đến

314 l/s/km2

Giá trị tuyệt đối của các đặc trưng dòng chảy lớn nhất có sự khác nhau giữa các vùng, nhưng tính chất lũ núi thì thống nhất trên toàn lưu vực Mực nước, lưu lượng biến đổi nhanh, đạt trị số lớn nhất trong một thời gian ngắn và xảy ra bất thường

1.3.3 Các phụ lưu chính

Các phụ lưu của sông Gâm phân bố tương đối đều dọc hai bên bờ sông Trong đó có 2 phụ lưu lớn là sông Nho Quế và sông Năng

1.3.3.1 Sông Nho Quế

Sông Nho Quế, phụ lưu lớn nhất của sông Gâm, có chiều dài là 192 km

và diện tích lưu vực là 5.387 km2, trong đó phần thuộc Trung Quốc dài 145 km

và có diện tích lưu vực là 3.380 km2

Phát nguồn từ vùng núi cao Nghiễn Sơn (Trung Quốc) có độ cao từ 1.500 đến 1.676 m, chảy theo hướng tây bắc - đông nam, nhập vào sông Gâm tại Na Mát Phần thuộc địa phận Trung Quốc, sông Nho Quế có tên gọi là Phổ Mai Tuy độ cao tuyệt đối lớn (độ cao bình quân lưu vực tới 1.235 m) nhưng do tính chất địa hình cao nguyên của lưu vực nên độ dốc không lớn, chỉ khoảng 18%

Thung lũng sông Nho Quế có dạng hẻm vực Diện tích đá vôi chiếm khoảng 27,7 % diện tích toàn lưu vực

Tổng lượng nước bình quân nhiều năm ước tính khoảng 2,69 km3 ứng với lưu lượng bình quân năm 85 m3/s và mô đun dòng chảy năm là 15,8 l/s/km2

1.3.3.2 Sông Năng

Bắt nguồn từ vùng núi Pia-ya cao 1.980 m, sông Năng là sông nhánh lớn

thứ hai nhập vào sông Gâm ở phía bờ trái tại Khun Phen cách cửa sông Gâm

71,5 km Sông Năng có chiều dài 113 km, diện tích lưu vực là 2.258 km2, có

diện tích đá vôi không lớn, khoảng 3,4%

Từ thượng nguồn tới Nà Niêm, sông chảy theo hướng tây bắc - đông

nam và từ Chợ Rã đến giáp sông Gâm, sông Năng chuyển sang hướng đông

bắc - tây nam

Với độ dốc đáy trung bình là 4,07‰, đặc điểm nổi bật về mặt hình thái

của sông Năng là địa mạo Kac-xtơ phát triển, trong đó có hồ Ba Bể nổi tiếng

(gồm 3 hồ lớn liên tiếp: hồ thứ nhất dài 4 km rộng 500 m; hồ thứ hai dài 2 km

rộng 200 m và hồ thứ ba dài 3 km rộng từ 800 – 1.000 m)

Về mặt thuỷ văn, hồ Ba Bể có tác dụng điều tiết dòng chảy, làm cho

dòng chảy lớn nhất và nhỏ nhất chênh lệch nhau không nhiều Tại Đầu Đẳng,

dòng chảy lớn nhất chỉ gấp 41 lần dòng chảy nhỏ nhất

Tổng lượng dòng chảy bình quân nhiều năm của sông Năng là 1,52 km3

ứng với lưu lượng bình quân năm 48,2 m3/s và mô đun dòng chảy năm là 21,2

l/s/km2

1.3.4 Hồ thuỷ điện Tuyên Quang

Hồ chứa thuỷ điện Tuyên Quang xây dựng trên sông Gâm, thuộc địa

phận xã Vĩnh Yên và thị trấn Na Hang Diện tích mặt nước ứng với mực nước

dâng bình thường là 81,49 km2, thuộc địa phận huyện Na Hang tỉnh Tuyên

Quang, một phần địa phận huyện Bắc Mê, tỉnh Hà Giang và huyện Ba Bể, tỉnh

Bắc Cạn Hồ chứa Tuyên Quang được xây dựng với nhiều mục tiêu, trong đó

có 3 mục tiêu chính: Phòng lũ hạ du, phát điện cung cấp cho lưới điện Quốc gia

và cung cấp nước tưới cho đồng bằng sông Hồng

Một số thông số kỹ thuật cơ bản của hồ và các công trình đầu mối nhà

máy thuỷ điện Tuyên Quang [15]:

Cao trình mực nước dâng bình thường 120 m

Dung tích ứng với mực nước gia cường 2,596 tỷ m3

Công suất lắp 3 tổ máy 342 MW

Số cửa xả đáy (kích thước) 8 (4,5 x 6 m)

Tổng lượng nước năm TBNN 10,023 tỷ m3

Mực nước thời kỳ lũ sớm (15/VI - 15/VII) ≤ 105,2 m

Mực nước thời kỳ lũ chính vụ (16/VII - 25/VIII) ≤ 105,2 m

1.3.5 Thời gian truyền lũ trên sông Gâm

Trên sông Gâm, thời gian truyền lũ trung bình ở các đoạn sông chính từ

Đồng Văn về đập Tuyên Quang là 12 giờ; từ Bảo Lạc về Bắc Mê là 3 giờ; từ

Bắc Mê về đập là 3 giờ và từ Đầu Đẳng về Đập 2- 3 giờ [7]

1.4 NHỮNG HÌNH THẾ THỜI TIẾT GÂY MƯA SINH LŨ TRÊN

LƯU VỰC SÔNG ĐÀ, SÔNG CHẢY VÀ SÔNG GÂM

1.4.1 Phân loại các hình thế thời tiết cơ bản gây mưa lớn

Lưu vực 3 sông Đà, Chảy và Gâm nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió

mùa nên thời tiết chịu sự chi phối của các hệ thống thời tiết từ nhiều phía: phía

bắc, phía đông, phía tây và phía nam Các hình thế thời tiết có khả năng gây

mưa lớn với tổng lượng mưa trận trên 100 mm bao trùm đa phần lưu vực trong

những năm gần đây gồm có:

- Rãnh áp thấp mặt đất kết hợp với tác động của không khí lạnh (KKL)

Rãnh áp thấp (đôi khi có áp thấp đóng kín ở Bắc Bộ) từ mặt đất tới mức

AT 850 mb, trục rãnh có hướng tây bắc - đông nam (từ Tây Bắc xuống đồng

bằng Bắc Bộ) kết hợp với tác động của KKL kèm theo front lạnh di chuyển

xuống Bắc Bộ, thường xảy ra vào các tháng chuyển tiếp đầu mùa mưa, có khả

năng gây mưa lớn kéo dài 1, 2 ngày, lượng mưa ngày phổ biến là 50 – 100 mm

- Rãnh áp thấp mặt đất kết hợp với xoáy thuận lạnh trên cao

Trường hợp này ở tầng thấp là rãnh áp thấp có áp thấp đóng kín ở Bắc

Bộ, trên cao 700 – 500 mb có rãnh di chuyển về phía đông, đến khoảng kinh