Nghiên cứu quy hoạch phòng chống lũ sông Hoàng Long trong điều kiện không xây dựng hồ chứa nước Hưng Thi

Theo quyết định này, phương án phòng, chống lũ lâu dài cho lưu vực sông Hoàng Long là củng cố hệ thống đê điều hiện có, kết hợp với biện pháp công trình như: + Cải tạo lòng dẫn thoát lũ;

lũ sông Hoàng Long trong điều kiện không xây dựng hồ chứa nước Hưng Thi”

đến nay đã hoàn thành Em xin gửi lời cám ơn chân thành tới các Giảng viên thuộc khoa Thủy văn – Tài nguyên nước, các đồng nghiệp, gia đình, bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ và ủng hộ em trong suốt thời gian làm luận văn Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Phạm Thanh Hải và PGS.TS Phạm Thị Hương Lan, đã luôn tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian em nghiên cứu và thực hiện luận văn của mình

Mặc dù luận văn của em đã hoàn thành tuy nhiên kinh nghiệm làm việc và nghiên cứu độc lập của bản thân vẫn còn nhiều hạn chế nên nội dung luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy em rất mong nhận được sự đóng góp quý báu của TS Phạm Thanh Hải, PGS.TS Phạm Thị Hương Lan cùng các giảng viên

và học viên để luận văn của em có thể hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 22 tháng 08 năm 2014

Học viên

Lại Thị Thanh

Sinh ngày : 31/08/1978

Mã học viên : 128.440.225.007

Học viên lớp : 20V

Em xin cam đoan rằng luận văn thạc sĩ với đề tài: “Nghiên cứu quy hoạch

phòng chống lũ sông Hoàng Long trong điều kiện không xây dựng hồ chứa nước Hưng Thi” là công trình do em thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Phạm

Thanh Hải và PGS.TS Phạm Thị Hương Lan Nếu sai em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

1.Tính cấp thiết của đề tài luận văn 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ QUY HOẠCH PHÒNG CHỐNG LŨ 4

1.1 Các nghiên cứu về quy hoạch phòng chống lũ trong và ngoài nước 4

1.1.1 Nghiên cứu quy hoạch phòng chống lũ trên thế giới 4

1.1.2 Nghiên cứu phòng chống lũ trong nước 8

1.2 Các mô hình toán phục vụ bài toán quy hoạch phòng chống lũ 10

1.2.1 Mô hình MIKE11 10

1.2.2 Mô hình MIKE 21 15

1.3 Phân tích lựa chọn mô hình tính toán phục vụ cho bài toán quy hoạch phòng chống lũ 19

CHƯƠNG II ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN - KINH TẾ XÃ HỘI VÀ CÔNG TÁC PHÒNG CHỐNG LŨ TRÊN LƯU VỰC SÔNG HOÀNG LONG 22

2.1 Điều kiện tự nhiên 22

2.1.1.Vị trí địa lý 22

2.1.2 Đặc điểm địa hình 22

2.1.3 Đặc điểm thổ nhưỡng, đất đai, thảm phủ thực vật 23

2.1.4 Đặc điểm địa chất, địa mạo 24

2.1.5 Đặc điểm khí hậu, thủy văn 25

2.2 Đặc điểm kinh tế, xã hội 53

2.2.1 Tổ chức hành chính 53

2.2.2 Dân cư, lao động 53

2.2.3 Hiện trạng kinh tế 53

2.3 Công tác phòng chống lũ trên lưu vực sông Hoàng Long 54

2.3.1 Tình hình thực hiện quy hoạch phòng chống lũ theo quyết định số 1805/QĐ-UBND ngày 6/10/2008 của 1805/QĐ-UBND tỉnh Ninh Bình phê duyệt quy hoạch phòng chống lũ và đê điều chi tiết sông Hoàng Long 54

2.3.2.Hiện trạng các công trình phòng chống lũ 56

2.3.5.Tình hình khai thác lòng, bãi sông: 68

2.3.6.Công tác phòng chống lụt bão trong những năm gần đây 69

CHƯƠNG III NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN QUY HOẠCH PHÒNG CHỐNG LŨ SÔNG HOÀNG LONG KHI KHÔNG XÂY DỰNG HỒ CHỨA NƯỚC HƯNG THI 70

3.1 Thiết lập mô hình thủy lực MIKE11 tính toán thủy lực hệ thống sông Hồng – Thái Bình – sông Hoàng Long 70

3.1.1 Phạm vi nghiên cứu 70

3.1.2 Sơ đồ thủy lực tính toán 70

3.1.3 Tài liệu cơ bản sử dụng để tính toán 71

3.1.4 Kết quả hiệu chỉnh mô hình 76

3.1.5 Kết quả kiểm định mô hình 78

3.2 Thiết lập mô hình thủy lực chi tiết lưu vực sông Hoàng Long phục vụ quy hoạch phòng chống lũ khi không xây dựng hồ chứa nước Hưng Thi 80

3.2.1 Bổ sung địa hình tính toán 80

3.2.2 Xác định lũ thiết kế trên sông Hoàng Long 81

3.2.3 Tính biên gia nhập khu giữa khu vực Hoàng Long 82

3.2.5 Kết quả tính toán xác định lưu lượng lũ và mực nước lũ lớn nhất theo các phương án tính toán 84

CHƯƠNG IV ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP QUY HOẠCH PHÒNG CHỐNG LŨ SÔNG HOÀNG LONG TRONG ĐIỀU KIỆN KHÔNG XÂY DỰNG HỒ CHỨA NƯỚC HƯNG THI 89

4.1 Các giải pháp kỹ thuật của điều chỉnh quy hoạch phòng chống lũ sông Hoàng Long 89

4.1.1 Nhóm các giải pháp công trình 89

4.1.2 Nhóm các giải pháp phi công trình 91

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99

TÀI LIỆU THAM KHẢO 101

Hình 1.2 Một ứng dụng trong kết nối bên 17

Hình 1.3 Một ví dụ trong kết nối công trình 18

Hình 2 1- Bản đồ lưu vực sông Hoàng Long 27

Hình 2.2: Mô hình phân phối mưa trong năm trạm Nho Quan và Kim Bôi 32

Hình 2.3: Mô hình phân phối dòng chảy năm trạm Ba Thá, Hưng Thi 46

Hình 2 4: Cống Mai Phương 64

Hình 2.5: Kênh sau cống Mai Phương 64

Hình 2.6: Khu chứa lũ Đầm Cút 64

Bảng 2.16: Quan hệ địa hình khu chứa lũ Đầm Cút 64

Hình 2.7: Cống Địch Lộng 65

Hình 2.8: Hệ thống các công trình phòng lũ lưu vực sông Hoàng Long 65

Hình 3 1- Sơ đồ mạng thủy lực sông Hồng – Sông Thái Bình – sông Hoàng Long70 Hình 3 2 - Hệ thống mạng nội đồng sau khi đã cập nhật các nhánh sông và công trình (Nguồn: Viện Thủy văn môi trường và Biến đổi khí hậu – Trường Đại học Thủy lợi) 81

Hình 3 3:- Đường quá trình mực nước lũ thiết kế trạm Bến Đế 82

Hình 3.4: Diễn biến quá trình phân lũ vào Đầm Cút .85

Hình 3.5 - Đường mực nước lớn nhất dọc đầm cút khi phân lũ 86

Hình 3.6 - Lưu lượng lớn nhất tại một số vị trí trên sông hoàng Long lũ thiết kế 1% 86

Hình 3 7 - Lưu lượng lớn nhất tại một số vị trí trên sông hoàng Long lũ thiết kế 1% mô hình lũ 1985 tổ hợp lũ 2008 sông Hồng sông Đáy 88

Bảng 2 2: Lưới trạm quan trắc thủy văn trong khu vực 25

Bảng 2 3: Lưới trạm quan trắc khí hậu - khí tượng trong khu vực 26

Bảng 2.4: Nhiệt độ không khí trung bình nhiều năm 28

Bảng 2.5: Số giờ nắng tháng và năm trung bình nhiều năm của trạm Nho Quan 28

Bảng 2.6: Đặc trưng độ ẩm của các trạm .29

Bảng 2.7: Phân phối bốc hơi (piche) các tháng trong năm 29

Bảng 2.8: Phân phối mưa năm trạm Nho Quan 31

Bảng 2.9: Các tham số thống kê và lượng mưa 1, 3, 5, 5, 7 ngày lớn nhất ứng với các tần suất thiết kế .35

Bảng 2.10: Lượng mưa tháng 36

Bảng 1.11: Đặc trưng hình thái lưu vực của một số sông nhánh 40

Bảng 1.12: Cao độ trạm điện báo thủy văn (từ năm 1995) 43

Bảng 2.13: Lưu lượng bình quân tháng của các sông tại các trạm 45

Bảng 2.14 Mực nước max các năm lũ lớn trên các sông 51

Bảng 2.15: Quan hệ địa hình khu chứa lũ Lạc Khoái 63

Bảng 3 1 - Các thông số thiết kế các hồ chứa phòng lũ thượng nguồn 71

Bảng 3 2 - Địa hình lòng dẫn sông Hồng - Thái Bình 73

Bảng 3 3 - Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại một số trạm theo lũ năm 1996 77

Bảng 3 4: Kết quả kiểm định mô hình theo lũ năm 2002 78

Bảng 3 5: Kết quả xác nhận lại mô hình tại một số trạm theo lũ năm 2008 79

Bảng 3 6: Quan hệ địa hình khu chứa lũ Lạc Khoái 80

Bảng 3 7 - Các công trình cũng được cập nhật trong hệ thống 81

Bảng 3 8: Trọng số các trạm mưa trên các tiểu lưu vực 83

Bảng 3 9: Tổng hợp lưu lượng, mực nước tại một số vị trí kịch bản lũ thiết kế 1% 83

Bảng 3 10: Mực nước lớn nhất tại một số vị trí trên sông Hồng – sông Đáy – sông Hoàng Long theo trận lũ thiết kế 1 % mô hình lũ 1985 (H Bến Đế = 6.51 m) 84

Bảng 3.12: Mực nước lớn nhất tại một số vị trí trên sông Hồng – sông Đáy – sông Hoàng Long theo trận lũ thiết kế 1% (H Bến Đế = 6,51m) Tổ hợp lũ 2008 sông Hồng, sông Đáy 87 Bảng 3 13: Lưu lượng tại một số vị trí trên sông Hoàng Long theo các kịch bản trận

lũ 1% mô hình lũ 1985 tổ hợp lũ 2008 trên sông Hồng và sông Đáy 88

1 MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài luận văn

Năm 2008, UBND tỉnh Ninh Bình đã phê duyệt quy hoạch phòng chống lũ và đê điều chi tiết sông Hoàng Long tại Quyết định số 1805/QĐ-UBND ngày 06/10/2008 Theo quyết định này, phương án phòng, chống lũ lâu dài cho lưu vực sông Hoàng Long là củng cố hệ thống đê điều hiện có, kết hợp với biện pháp công trình như: + Cải tạo lòng dẫn thoát lũ;

+ Xây dựng hồ chứa cắt lũ thượng nguồn;

+ Cải tạo tuyến thoát lũ Đầm Cút, từng bước tiến tới xóa bỏ các khu phân chậm lũ Thực hiện ý kiến kết luận của Thủ tướng Nguyễn Tấn Dũng tại thông báo số 197/TB-VPCP ngày 9/10/2007, tỉnh Ninh Bình đã chỉ đạo lập và phê duyệt Quy hoạch phòng chống lũ chi tiết sông Hoàng Long tại Quyết định số 1805/QĐ-UBND ngày 06/10/2008, quy hoạch đã được tính toán khá chi tiết và có tính ứng dụng cao (đã và đang thực hiện) Tuy nhiên, trong quá trình tính toán và triển khai thực hiện, còn một số tồn tại sau:

- Chưa đề cập đến biến đổi khí hậu, nước biển dâng;

- Việc tỉnh Ninh Bình đã phê duyệt bổ sung dự án nạo vét kênh dẫn và xây dựng một cống tiêu mới cách cống Định Lộng khoảng 2km về phía thượng lưu để dẫn một phần lưu lượng ra sông Đáy là không tuân theo quy hoạch phòng chống lũ đã được phê duyệt (quy hoạch là cải tạo và mở rộng cống Định Lộng);

- Việc củng cố, nâng cấp hệ thống đê điều phòng lũ sông Hoàng Long đã cơ bản hoàn thành Tuy nhiên, so với chỉ đạo của Thủ tướng Chính phủ tại công văn số 197/TTg-KTN (chống lũ lịch sử) là chưa đảm bảo;

- Việc xây dựng hồ chứa nước Hưng Thi ở cao trình +27,0m là không đáp ứng được mục tiêu ban đầu (theo báo cáo của HEC 1) Mặt khác, một số vấn đề về xã hội, về quốc phòng, an ninh, về hiệu quả đầu tư cũng cần phải được cân nhắc Tổng cục Thủy lợi đã có công văn số 263/TCTL-QLNN ngày 22/3/2011 về việc đầu tư xây dựng hồ chứa nước Hưng Thi

- Việc nghiên cứu xây dựng hồ chứa nước Hưng Thi đã được thực hiện những năm 1970, xong đến nay chưa được đầu tư xây dựng, làm ảnh hưởng lớn đến việc đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng, ổn định và phát triển kinh tế, xã hội của nhân dân trong vùng Tuy nhiên, dân trong vùng một lòng đi theo Đảng đã phải chịu rất nhiều thiệt thòi về mọi mặt vì sự nghiệp củng cố quốc phòng, an ninh;

- Vấn đề di dân tái định cư vùng lòng hồ (khoảng 8.200 người) sẽ gặp rất nhiều khó khăn cho việc xác định diện tích đất để bố trí cho các hộ dân tái định cư (những năm qua tỉnh đã phải di dời một bộ phận lớn dân cư ra khỏi lòng hồ Hòa Bình);

- Các khu phân, chậm lũ thuộc phía hữu sông Hoàng Long nhiều năm qua chưa được đầu tư đúng mức nên đời sống của gần 70.000 người gặp nhiều khó khăn do phải thường xuyên phân, chậm lũ, nhất là những năm gần đây;

- Theo văn bản số 535 /TTg-KTN ngày 17/4/2013 của Thủ tướng chính phủ về việc không đầu tư xây dựng hồ chứa nuớc Hưng Thi trên địa bàn huyện Lạc Thủy tỉnh Hòa Bình, vì vậy để có cơ sở khoa học và thực tiễn, cần thiết rà soát quy hoạch phòng chống lũ hệ thống sông Hoàng Long nhằm xác định cụ thể các chỉ tiêu chống lũ, các giải pháp phòng chống lũ cho từng khu vực, trong từng giai đoạn có ý nghĩa quan trọng trong công tác phòng chống lụt bão trước mắt và lâu dài Đồng thời, mở ra một trang mới trong việc phát triển kinh tế - xã hội trong khu vực, nhất

là vùng dự kiến xây dựng lòng hồ Hưng Thi và khu vực hữu sông Hoàng Long, trên

cơ sở đó cần có các giải pháp công trình phù hợp để đảm bảo khả năng chống lũ sông Hoàng Long theo sần suất lũ đã được phê duyệt khi không xây dựng hồ Hưng Thi

Hiện có nhiều phương pháp tính toán trong quy hoạch phòng chống lũ, trong đó xem xét giải pháp sử dụng công cụ mô hình toán để tính toán

Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn của việc cần quy hoạch phòng chống lũ trên lưu vực sông Hoàng Long khi không xây dựng hồ chứa nước Hưng Thi, vì vậy luận văn

đã chọn nghiên cứu: “Nghiên cứu quy hoạch phòng chống lũ song Hoàng Long trong điều kiện không xây dựng hồ chứa nước Hưng Thi” để thực hiện

2 Mục tiêu của luận văn

Đưa ra các giải pháp bao gồm các giải pháp công trình và phi công trình để giải quyết bài toán quy hoạch phòng chống lũ trên sông Hoàng Long khi không xây dựng hồ chữa nước Hưng Thi

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu của luận văn

Phạm vi nghiên cứu của đề tài bao gồm lưu vực sông Hoàng Long có đặt trong mối quan hệ với mạng lưới sông suối của lưu vực sông Hồng - Thái Bình Phạm vi vùng nghiên cứu là toàn bộ lưu vực sông Hoàng Long và vùng Nam Hòa Bình, với tổng diện tích tự nhiên là 2.488 km2 Bao gồm: 11 huyện, thị xã, thành phố của 2 tỉnh Hòa Bình và Ninh Bình, trong đó:

+ Tỉnh Hòa Bình: Gồm toàn bộ huyện Yên Thủy, 26 xã huyện Kim Bôi, 13 xã của huyện Lạc Thủy

+ Toàn bộ tỉnh Ninh Bình: Gồm 8 huyện, thị xã và thành phố;

4 Phương pháp nghiên cứu

• Phương pháp thực hiện:

- Phương pháp thu thập, điều tra, phân tích:

+ Tài liệu KTTV, Đặc trưng địa hình lưu vực NC;

+ Tài liệu địa chất, địa hình, địa mạo, thảm phủ lưu vực NC;

+ Tài liệu thống kê về tình hình dân sinh kinh kế vùng NC;…

- Phương pháp phân tích thống kê, phân tích xử lý số liệu;

- Mô hình toán Thủy văn, thủy lực và ứng dụng các công nghệ hiện đại (Viễn Thám và GIS)

• Kỹ thuật sử dụng:

- Các phần mềm phù hợp với những nội dung nghiên cứu: MIKE11, MIKE21FM, HEC - HMS

- Ứng dụng viễn thám và GIS

CHƯƠNG I TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ QUY HOẠCH PHÒNG CHỐNG LŨ 1.1 Các nghiên cứu về quy hoạch phòng chống lũ trong và ngoài nước

1.1.1 Nghiên cứu quy hoạch phòng chống lũ trên thế giới

Lũ là thiên tai xảy ra khá thường xuyên và gây nhiều hậu quả xấu cho kinh tế,

xã hội ở các quốc gia trên thế giới hàng ngàn năm qua Một số trận lũ lớn điển hình gây thiệt hại nghiêm trọng tại một số nước trên thế giới mà lịch sử ghi nhận được trong hơn nửa thập kỉ qua như sau:

Tại Trung Quốc, trận lũ xảy ra năm 1887 trên sông Hoàng Hà làm chết 900 ngàn người Trong 55 năm gần đây lũ lụt đã làm ảnh hưởng đến 9,3 triệu ha đất canh tác, trung bình mỗi năm làm chết khoảng 5.000 người Chỉ trong thập kỷ 1990 liên tiếp có 7 trận lũ lớn 1991, 1993, 1994, 1995, 1996, 1997, 1998 làm chết khoảng

25 nghìn người

+ Băngladesh là quốc gia đối mặt với lũ, lụt thường xuyên, các trận lũ thường làm ngập khoảng 25-30% diện tích cả nước, những trận lũ đặc biệt lớn làm ngập tới 50-70% cả nước Các trận lũ, lụt lớn gần đây đã xảy ra vào các năm 1987,

1988, 1998, 2004 Riêng trận lũ 1998 gây ngập lụt 2/3 đất nước, thời gian ngập lụt kéo dài hai tháng rưỡi, 783 người chết, 30,6 triệu người bị ảnh hưởng, thiệt hại 1 tỉ USD

+ Hà Lan, một nước Bắc Âu, theo số liệu lịch sử năm 1421 lũ đã làm chết 100 ngàn người, lũ năm 1530 làm chết 400 ngàn người Đặc biệt vào tháng I/1953, bão, sóng lớn và triều cường của Biển Bắc đã phá hủy hơn 45 km đê biến gây ngập lụt 3 tỉnh phía Nam làm 1.800 người chết; 100 nghìn người phải sơ tán; làm ngập hơn

150 nghìn ha đất và hơn 10 nghìn ngôi nhà bị phá hủy hoàn toàn

+ Tại Pháp, nước ít ảnh hưởng của các trận lũ quét nhưng trong mấy năm gần đây cũng đã xảy một số trận lũ, lũ quét gây thiệt hại lớn Gây đây nhất, ngày 16/6/2010, một trận lũ quét do mưa lớn gây ra tại Draguignan và một số thành phố lân cận ở đông Nam nước Pháp làm cho 11 người thiệt mạng, nhiều khu vực bị ngập lụt trong nhiều ngày

+ Hoa Kỳ một quốc gia phía Tây bán cầu cũng chịu nhiều thiên tai lũ, trận lũ năm 1993 là lũ lịch sử trong 500 năm trên lưu vực sông Mississippi làm 47 người chết, 45 nghìn ngôi nhà bị tàn phá, khoảng 74 nghìn người phải sơ tán, thiệt hại 16

tỉ USD

+ Khu vực Đông Nam Á, tại Malayxia trận lũ đặc biệt lớn tháng XI/1986 ở

hạ lưu sông Trengganu và Kelantan đã làm 14 người chết, thiệt hại khoảng 12 triệu USD Tại Thái Lan, trận lũ xảy ra tháng X/1995 trên lưu vực sông Chao Phraya làm ngập vùng đất với diện tích hơn 60.000 ha, kéo dài 30 ngày và thiệt hại khoảng 11.858 triệu baht Đặc biệt trận lũ lịch sử năm 2011 tại Thái Lan được coi là cơn

“đại hồng thủy” tồi tệ nhất từ trước đến nay xét theo tổng lượng nước lũ với 1/3 số tỉnh và ¾ diện tích đất nước bị ảnh hưởng, thiệt hại khoảng 5 tỷ USD

+ Tại Úc, trận lũ lớn xảy ra đầu năm 2011 là một thảm họa lớn chưa từng thấy trong lịch sử nước Úc: hơn 70 đô thị chìm trong nước; 200.000 dân bị ảnh hưởng, hơn 80 người chết và mất tích, thiệt hại khoảng 13 tỷ USD tương đương 1% GDP của Úc

Do điều kiện địa hình, Châu Á bị ảnh hưởng nặng nề nhất về lũ quét Thiệt hại do lũ lụt, trong đó có lũ quét ở các nước châu Á ước tính trên 5 tỷ đô la Mỹ trong năm 1981 và ngày càng tăng Đồng thời, phạm vi và lĩnh vực tổn thất do lũ càng tăng nhanh Nhiều trung tâm dân cư, kinh tế ở châu Á bị đe dọa ngày một trầm trọng hơn Những thay đổi chủ yếu trong sử dụng nguồn nước và nguồn đất đã tác động rõ rệt đến môi trường, trước hết là tới chế độ thuỷ văn ở lưu vực sông Xu hướng này làm tăng rõ rệt tần số xuất hiện lũ, lũ quét

Một số trung tâm lớn trên Thế giới nghiên cứu về lũ lụt

Từ đầu thế kỷ 20 đến nay có nhiều trung tâm khoa học nghiên cứu và quản lý

lũ được xây dựng tại các trường đại học và viện nghiên cứu ở các nước Mỹ, Đức, Canada, Hà Lan, Trung Quốc, Singapo… Viện nghiên cứu thuỷ lực Franzius-Institut mang tên người sáng lập ra nó có qui mô lớn được xây dựng năm 1914 ở Đức Phòng thí nghiệm thuỷ lực Delft với quy mô hiện đại được xây dựng năm

1927 có nhiệm vụ quan trọng giúp Hà Lan khắc phục những bất lợi do nhiều vùng

có địa hình thấp hơn mực nước biển Từ sau chiến tranh thế giới thứ hai đã có thêm nhiều trung tâm nghiên cứu, phòng thí nghiệm tầm cỡ Quốc tế được xây dựng phục

vụ cho công tác nghiên cưú về lĩnh vực sông ngòi như: Hydraulic Labotory of

National Research Council (Canada, 1945); Nhóm nghiên cứu của giáo sư Yukiko

Hirabayashi ở Trường đại học Tokyo (Nhật Bản) đã quyết định kiểm tra xem những trận lụt lớn nào (mà chúng ta gọi là những trận lụt thế kỷ) sẽ còn đe dọa nhân loại vào cuối thế kỷ này Kết quả nghiên cứu của họ được công bố trên tạp chí “Nature Climate Change” (Mỹ)

Phương pháp tính toán lũ, lụt hiện nay nói chung là trên quan điểm nguyên nhân - kết quả, do vậy phương pháp mô hình toán được coi là hiệu quả và phù hợp nhất, tuy nhiên tùy theo từng mô hình mà có những điều kiện, yêu cầu nhất định về thông tin,

số liệu về lưu vực (khí tượng, thủy văn, mặt đệm, sông ngòi, địa hình,…) Hiện nay

có nhiều giải pháp phòng, tránh giảm nhẹ thiệt hại do lũ gây ra và tăng cường quản lý

lũ, tuỳ theo điều kiện và trình độ phát triển kinh tế, kỹ thuật công nghệ của mỗi quốc gia mà từ đó xây dựng cho mình những phương án và giải pháp cụ thể khác nhau Trong đó có những giải pháp công trình cũng như phi công trình, và được nhiều nước trên thế giới đã và đang áp dụng là tuỳ theo điều kiện cụ thể từng vùng, từng lưu vực sao cho phát huy tính hiệu quả của nó là lớn nhất Mục tiêu của phòng tránh và quản

lý lũ, lụt là giảm, hạn chế đến mức thấp nhất thiệt hại cả về mặt kinh tế, xã hội, con người do lũ, lụt gây ra Do vậy không thể chỉ dùng một giải pháp duy nhất, mà phải

sử dụng nhiều biện pháp công trình và phi công trình kết hợp chặt chẽ và cụ thể với nhau Mặt khác mỗi một tổ hợp các biện pháp cũng thường chỉ thích nghi cho từng điều kiện tự nhiên cụ thể và phù hợp với trình độ phát triển kinh tế, xã hội và khoa học công nghệ trên lưu vực Hiện trạng phòng, chống và quản lý lũ ở một số nước điển hình có thiên tai bão lũ ở khu vực châu Á như sau:

Trung quốc là nước có nhiều kinh nghiệm phòng chống và quản lý lũ lụt, trong

đó hệ thống đê được chú trọng từ rất lâu đời Hiện nay chiến lược phòng chống và quản lý lũ của Trung Quốc là: Tăng cường chứa lũ ở thượng nguồn; phối hợp chứa

lũ, giảm lũ ở vùng trung du để bảo vệ các vùng ảnh hưởng lũ ở trung du và hạ lưu các

sông lớn; chuẩn bị tốt khả năng chống lũ trước mùa mưa lũ Các giải pháp công trình chủ yếu trong quản lý lũ của Trung Quốc hiện nay là:

- Hệ thống đê, đây là biện pháp truyền thống và đã tồn tại hàng ngàn năm với khoảng 278.000 km đê các loại

- Hồ chứa thượng lưu, hiện Trung Quốc có khoảng 86.000 hồ chứa các loại với tổng dung tích 566 tỷ m3 nước bảo vệ cho khoảng 12 triệu ha đất canh tác khỏi ngập lụt; 98 khu vực chứa lũ với khả năng chứa khoảng 120 tỷ m3 nước và khoảng 2.000 trạm bơm lớn và trung bình để tiêu úng

Hoa Kỳ đã từ lâu xây dựng “chiến lược giảm nhẹ thiên tai Hoa Kỳ” bao gồm: Xây dựng các hệ thống đo đạc, giám sát phục vụ dự báo cảnh báo lũ, qui hoạch các khu dân cư, di dời khi có lũ lớn; xây dựng các công trình hồ chứa ở thượng nguồn; xây dựng hệ thống đê, kè, tường chắn lũ ở nhưng nơi xung yếu như trên lưu vực sông Mississippi qui hoạch phải có 2.500 km đê, kè và tường chắn lũ Ngoài các giải pháp công trình, ở Hoa Kỳ còn chú trọng sử dụng các giải pháp phi công trình

có hiệu quả như “ bảo hiểm lũ lụt” có từ năm 1969 hay phân vùng lũ, lụt để có giải pháp ứng phó và quản lý

Băngladesh đã coi quản lý lũ lụt là một nhân tố mang tính xã hội rất cao, việc phòng chống và quản lý lũ ở nước này chủ yếu là dùng biện pháp công trình bảo vệ

bờ và tiêu thoát nước lũ Từ năm 1960 đã xây dựng một chiến lược quản lý lũ quốc gia chia làm ba giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Từ năm 1960-1978, giai đoạn này tập trung lập quy hoạch tổng thể, thiết lập cơ chế, chính sách, đẩy mạnh công tác khảo sát, đo đạc thủy văn; xây dựng một số công trình chống lũ lớn, các dự án tiêu nước,…Đồng thời từ năm

1972 giải pháp phi công trình đã được quan tâm hơn như xây dựng hệ thống cảnh báo, dự báo lũ

- Giai đoạn 2: Từ năm 1978-1996, giai đoạn này Bangladesh tập trung xây dựng một số công trình chống lũ và tiêu thoát lớn, xây dựng quy hoạch nước quốc gia, đến năm 1988 xây dựng chiến lược về nước và quản lý lũ quốc gia, trong

đó có kế hoạch đối phó với lũ (Flood Action Plan) Trong giai đoạn này vấn đề

về môi trường và cộng đồng được coi trọng trong quản lý lũ

- Giai đoạn 3: Từ năm 1996 đến nay, tập trung vào việc lồng ghép quản lý lũ trong quản lý tổng hợp tài nguyên nước, quản lý lũ cũng bắt đầu tiếp cận theo quan điểm tổng hợp Trong đó các giải pháp phi công trình được chú trọng nhiều hơn

Nhật Bản với đặc điểm địa hình và sông ngòi mà việc thực hiện quản lý lũ trên

cơ sở Luật Sông ngòi có từ năm 1896 Hiện nay, việc quản lý và phòng chống lũ được phối hợp với vấn đề môi trường Đây là một chiến lược rất thích hợp với điều kiện sông ngòi, địa hình và nhu cầu phát triển của Nhật Bản Để quản lý lũ ở Nhật Bản chia ra ba loại lưu vực sông, loại A (các sông lớn, mang tầm cỡ quốc gia) thuộc

Bộ Xây dựng quản lý, loại B (các sông vừa, có vai trò chiến lược, kinh tế không lớn, có diện tích lưu vực nằm gọn trong một, hai tỉnh) thuộc các chính quyền địa phương và loại nhỏ thuộc các cộng đồng dân cư quản lý

1.1.2 Nghiên cứu phòng chống lũ trong nước

1.1.2.1 Các dự án quy hoạch phòng chống lũ sông Hoàng Long:

Từ khi hòa bình được lặp lại ở miền Bắc, đã có nhiều nghiên cứu quy hoạch và đầu tư đối với hệ thống công trình phòng chống lũ, đê điều sông Hoàng Long:

+ Quy hoạch thủy lợi tổng hợp giai đoạn 1960-1964, đã nghiên cứu đề ra một loạt các công trình thủy lợi phục vụ tưới, tiêu và chống lũ, giai đoạn này mức độ bảo vệ của các công trình chống lũ là: phòng chống lũ nhỏ, lũ sớm;

+ Quy hoạch hoàn chỉnh thủy nông 1970-1975, đã nâng cao một bước khả năng phục vụ của hệ thống thủy lợi nói chung, trong suốt thời kỳ 1975-1985, hệ thống đê điều sông Hoàng Long cũng được củng cố nhưng vẫn ở mức độ quy mô nhỏ

Từ khi đất nước bước vào thời kỳ đổi mới, cùng với yêu cầu của công tác phòng, chống lũ ngày càng tăng gắn với quá trình phát triển kinh tế xã hội của Ninh Bình,

đã có một số nghiên cứu quy hoạch phòng chống lũ sông Hoàng Longvà khu vực có liên quan như:

+ Quy hoạch tiêu úng và chống lũ sông Hoàng Long 1985-1986, cùng với dự án PAM3351

+ Quy hoạch thủy lợi vùng Ninh Bình - Bắc Lèn năm 1994-1996

+ Quy hoạch thủy lợi lưu vực sông Đáy năm 1998-2000

Kết quả sau hơn 20 năm của thời kỳ đổi mới, toàn bộ hệ thống đê điều, phòng chống lũ của sông Hoàng Long đã được đầu tư, nâng cấp rất lớn Đặc biệt trong giai đoạn từ năm 2001 đến nay, thực hiện quy hoạch dự án xây dựng nâng cấp cơ sở hạ tầng vùng phân lũ, chậm lũ hai huyện Nho Quan, Gia Viễn nhiều hạng mục công trình lớn được đề xuất trong các quy hoạch trước đây đã được thực hiện:

+ Nâng cấp các tuyến đê trọng yếu như: đê tả, hữu Hoàng Long (Nho Quan, Gia Viễn), đê Gia Tường-Đức Long (Nho Quan); đê Năm Căn (Nho Quan)

+ Các tuyến đê ngăn lũ núi và hồ chứa lớn như: đê Đầm Cút (Gia Viễn), hồ Yên Quang (Nho Quan)

• Các đề tài nghiên cứu phòng chống lũ trên lưu vực sông Hoàng Long

+ Nghiên cứu cơ sở khoa học cho việc xóa khu chậm lũ sông Hồng, sông Đáy, sông Hoàng Long - GS.TS Hà Văn Khối (2008);

+ Báo cáo quy hoạch chi tiết phòng, chống lũ và đê điều – sông Hoàng Long _Viện Quy hoạch thủy lợi _2008

1.1.2.2 Quy hoạch phòng chống lũ các tỉnh thuộc lãnh thổ việt Nam:

- Nâng cấp đê Hà Nam - Quảng Ninh;

- Nâng cấp đê Nho Lâm - Thừa Thiên Huế;

- Nâng cấp đê hữu sông Mã - Thanh Hóa;

- Nâng cấp đê hữu sông Lam - Hà Tĩnh;

- Đê biển Cù Lao Dung - Sóc Trăng;

- Củng cố và nâng cấp đê biển huyện Bình Đại - Bến Tre;

- Đê tả Cà Lồ - Hà Nội;

- Đê Hữu Cầu - Hà Nội;

- Đê quai lấn biển huyện Tiên Lãng - Hải Phòng;

- Đê tả Đáy - Hà Nội;

- Đê Kỳ Hà - Kỳ Anh - Hà Tĩnh;

…

1.2 Các mô hình toán phục vụ bài toán quy hoạch phòng chống lũ

1.2.1 Mô hình MIKE11

1.2.1.1 Giới thiệu chung

MIKE 11 do DHI Water & Environment phát triển, là một gói phần mềm dùng

để mô phỏng dòng chảy, chất lượng nước, vận chuyển bùn cát trong sông và vùng cửa sông

MIKE 11 là công cụ mô hình một chiều thủy động học và gần gũi với người sử dụng cho việc phân tích, thiết kế, quản lý và vận hành chi tiết hệ thống sông kênh đơn giản cũng như phức tạp Môi trường gần gũi với người sử dụng, tốc độ và tính khả thi của nó, MIKE 11 cung cấp cho việc tính toán hiệu quả và toàn diện, áp dụng cho quy hoạch và quản lý chất lượng, nguồn nước và các công trình thuỷ lợi

Bộ mô hình MIKE tương đối toàn diện, tính năng, hiệu quả truy cập thông tin

và giao diện đồ họa sinh động của công nghệ GIS, có thể là ứng dụng trong trong thiết kế, quy hoạch và quản lý tổng hợp nguồn nước

Một số ưu diểm của mô hình MIKE11:

- Lên kết GIS

- Liên kết với các mô hình thành phần khác của bộ Mine như: mô hình mưa rào

- dòng chảy; mô hình thủy động lực học hai chiều MIKE21 (Mike flood)

- Tính toán chuyển tải chất khuếch tán

- Tínhvận hành hồ chứa

- Tính toán thủy lực cho bài toán vỡ đập

- Tính toán vận hành công trình

- Tính toán mô phỏng các vùng đất ngập nước

Module mô hình thủy động lực (HD) là một phần trọng tâm của hệ thống lập

mô hình MIKE 11 và hình thành cơ sở cho hầu hết các module bao gồm: dự báo lũ, tải khuếch tán, chất lượng nước và các module vận chuyển bùn lắng không có cấu kết Module MIKE 11 HD được thiết lập trên cơ sở hợp giải hệ phương trình Saint - Venant

Các ứng dụng liên quan đến module MIKE 11 HD bao gồm:

- Dự báo lũ và vận hành hồ chứa

- Các phương pháp mô phỏng kiểm soát lũ

- Vận hành hệ thống tưới và tiêu thoát nước mặt

- Thiết kế các hệ thống kênh dẫn

- Nghiên cứu sóng triều và nước dâng trong sông và cửa sông

Đặc trưng cơ bản của hệ thống lập mô hình MIKE 11 là cấu trúc module tổng hợp với nhiều loại module được thêm vào mỗi mô phỏng các hiện tượng liên quan đến hệ thống sông

Ngoài các module HD đã mô tả ở trên, MIKE bao gồm các module bổ sung bao gồm: mô hình thủy văn (NAM); tải khuếch tán (AD); các module về chất lượng nước (WQ); vận chuyển bùn cát có cố kết (có tính dính) (CST); Vận chuyển bùn cát không có cố kết (không có tính dính) (NST) MIKE11 là chương trình tính thủy lực trên mạng lưới sông kênh có thể áp dụng với chế độ động sóng động lực hoàn toàn

ở cấp độ cao Trong chế độ này MIKE 11 có khả năng tính toán với:

- Dòng biến đổi nhanh

- Lưu lượng và mực nước thủy triều vùng cửa sông

- Sóng lũ

- Lòng dẫn dốc

Trước đây MIKE 11 được biết đến như là một công cụ phần mềm có các tính năng giao diện tiên tiến và nhằm ứng dụng dễ dàng Từ ban đầu, MIKE 11 được vận hành/ sử dụng thông qua hệ thống trình đơn tương tác (interactive menu system) hữu hiệu với các layout có hệ thống và các menu xếp dãy tuần tự Ở mỗi bước trong cây trình đơn (menu tree), một hỗ trợ trực tuyến sẽ được cung cấp trong màn hình Help menu Trong khuôn khổ này, phiên bản MIKE 11‘Classic’ (‘Cổ điển’)- phiên bản 3.20 đã được phát triển lên

Thế hệ mới của MIKE 11 kết hợp các đặc tính và kinh nghiệm từ MIKE 11

‘Classic’, giao diện người sử dụng dựa trên cơ sở các tính năng hữu hiệu trong Windows bao gồm các tiện ích chỉnh sửa sơ đồ (graphical editing facilities) và tăng tốc độ tính toán bằng cách tận dụng tối đa công nghệ 32- bit

Về đầu vào hoặc chỉnh sửa, các đặc tính trong MIKE 11 bao gồm:

• nhập dữ liệu, chỉnh sửa bản đồ

• nhiều dạng dữ liệu đầu vào, chỉnh sửa mang tính mô phỏng

• tiện ích copy và dán (paste) để nhập (hoặc xuất) trực tiếp, ví dụ như từ các chương trình trang bảng tính (spreadsheet programs)

• bảng số liệu tổng hợp (tabular) và cửa sổ sơ đồ (graphical windows)

• nhập dữ liệu về mạng sông và địa hình từ ASCII text files

• layout cho người sử dụng xác định cho tất cả các cửa sổ sơ đồ (màu sắc, cài đặt font, đường, các dạng điểm vạch dấu marker, v.v )

Về đầu ra, có các tính năng trình bày báo cáo tiên tiến, bao gồm:

• màu của bản đồ trong horizontal plan cho hệ thống dữ liệu và kết quả

• trình bày kết quả bằng hình động trong sơ đồ mặt ngang, dọc và chuỗi thời gian

• thể hiện các kết quả bằng hình động đồng thời

• trình bày chuỗi thời gian mở rộng

• tiện ích copy và dán (paste) để xuất các bảng kết quả hoặc trình bày bản

đồ vào các ứng dụng khác (trang bảng tính, word hoặc các dạng khác)

1.2.1.2 Hệ phương trình cơ bản và thuật toán trong mô hình MIKE11

Hệ phương trình sử dụng trong mô hình là hệ phương trình Saint Venant, được viết dưới dạng thực hành cho bài toán một chiều không gian, tức quy luật diễn biến của độ cao mặt nước và lưu lượng dòng chảy dọc theo chiều dài dòng sông/kênh và theo thời gian Hệ phương trình Saint Venant gồm hai phương trình:

phương trình liên tục và phương trình động lượng:

Phương trình liên tục:

q t

| | 0

) (

2

2

= +

∂

∂ +

Q gQ x

h gA x

A Q t

- B: Chiều rộng mặt nước ở thời đoạn tính toán (m)

- h: Cao trình mực nước ở thời đoạn tính toán (m)

- t: Thời gian tính toán (giây)

- Q: Lưu lượng dòng chảy qua mặt cắt (m 3 /s)

- X: Không gian (dọc theo dòng chảy) (m)

- A: Diện tích mặt cắt ướt (m 2 )

- q: Lưu lượng ra nhập dọc theo đơn vị chiều dài (m2/s)

- C: Hệ số Chezy, được tính theo công thức: R y

QQ

- R: Bán kính thuỷ lực (m)

- y: Hệ số, theo Maning y=1/6

- g: Gia tốc trọng trường = 9,81 m/s2

- α: Hệ số động năng

1.2.1.3 Các điều kiện ổn định của mô hình

Không thể chỉ dùng một định luật tổng quát để chọn các tham số Δx và Δt cho tất cả các trường hợp, trong MIKE 11 đặt giả thiết rằng biến thiên tuyến tính của tất

cả các biến số giữa mỗi khoảng cách thời gian và điểm lưới Do đó, mỗi tiêu chuẩn đặt ra cho Δx và Δt là chúng phải đủ nhỏ sao cho có thể giải được từng các biến thời gian và không gian tuyến tính Ví dụ mô phỏng thủy triều biến thiên cần phải có khoảng thời gian theo thứ tự từ 10 đến 30 phút để có thể mô tả đúng lúc toàn bộ chu trình thủy triều Tương tự như vậy, sự thay đổi nhanh chóng về hình học của sông ngòi yêu cầu cần phải có khoảng không gian nhỏ sao cho có thể mô tả địa hình một cách chính xác

Để mô hình mang tính ổn định và chính xác thì phải hoàn tất các điều kiện sau:

(1) Địa hình và số liệu

Địa hình và số liệu phải đồng bộ tốt nhất là cùng một thời gian đo đạc

(2) Tiêu chuẩn Courant

Điều kiện Courant là một gợi ý để chọn được khoảng thời gian đồng thời thỏa mãn được các điều kiện Các giá trị điển hình Cr thường được chọn từ 10 đến 15, tuy nhiên một số giá trị lớn hơn cũng có thể được dùng

x

gy V t

Δ

+ Δ

= ( )= 10 ÷ 15 (1-3)

gy: là tốc độ của sự nhiễu loạn (sóng) nhỏ tại nơi nước nông (khu vực nước thấp) Giả thiết này rất khó thỏa mãn được đối với sông và lòng dẫn do tại đó tốc độ sóng là rất nhỏ

Tiêu chuẩn Courant thường được áp dụng cho sông và lòng dẫn Con số Courant thể hiện số các điểm lưới một bước sóng Phát sinh từ một nhiễu loạn nhỏ,

sẽ di chuyển trong một khoảng thời gian

(3) Tiêu chuẩn lưu tốc

Điều kiện lưu tốc đưa ra dưới đây đôi khi có thể tạo ra một giới hạn về khoảng thời gian, Δt trong trường hợp này các mặt cắt ngang có dao động nhanh

Khoảng thời gian, Δt phải đủ tốt để có một báo cáo chính xác về sóng (khoảng thời gian mô phỏng thủy triều là khoảng 30 phút)

Tiêu chuẩn lưu tốc đòi hỏi phải chọn Δx, Δt sao cho sẽ không bị chuyển dời quá một điểm lưới trong mỗi khoảng thời gian

1.2.1.4 Điều kiện biên

Mô hình MIKE11 cũng cần hai điều kiện biên: biên trên và các biên dưới Biên trên là các biên lưu lượng Trong trường hợp các nút biên trên chỉ có quá trình mực nước mà không có tài liệu đo lưu lượng (khi xác định tham số hoặc kiểm định mô hình) có thể thay biên trên bằng quá trình mực nước nhưng kèm theo nó phải có đường quan hệ mực nước - lưu lượng Q = f(H) Biên dưới là các biên mực nước được chọn sao cho quá trình thay đổi lưu lượng ở các biên trên và toàn bộ hệ thống không làm thay đổi mực nước ở nút biên dưới

1.2.2 Mô hình MIKE 21

Mô hình MIKE 21 là một mô hình thuộc bộ chương trình MIKE do Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI) phát triển, là một phần mềm dùng để mô phỏng dòng chảy, lưu lượng, chất lượng nước và vận chuyển bùn cát và các chất ô nhiễm ở các cửa sông, sông, hồ, biển và các khu vực chứa nước khác

Hệ phương trình sử dụng là hệ phương trình Navier – Stock cho bài toán không gian hai chiều, gồm phương trình liên tục và 2 phương trình động lượng:

2 2 2

ρw là mật độ nước và τxx, τyy, τxy là các thành phần ứng suất

Phương trình tải khuếch tán: hay còn gọi là phương trình bảo toàn khối lượng chất hòa tan hai chiều có dạng như sau:

áp dụng có thể của nó được chỉ ra trong hình 1.1 dưới đây

Hình 1.1 - Các ứng dụng trong kết nối tiêu chuẩn

ii) Kết nối bên

Kết nối bên cho phép một chuỗi các ô lưới trong MIKE 21 có thể liên kết vào hai bên của một đoạn sông, một mặt cắt trong đoạn sông hoặc toàn bộ một nhánh sông trong MIKE 11 Dòng chảy chảy qua kết nối bên được tính toán bằng cách

sử dụng các phương trình của các công trình hoặc các bảng quan hệ Q-H Loại kết nối này đặc biệt hữu ích trong việc tính toán dòng chảy tràn từ trong kênh dẫn ra khu ruộng hoặc bãi, nơi mà dòng chảy tràn qua bờ đê bối sẽ được tính bằng công thức đập tràn đỉnh rộng Một ví dụ của loại kết nối này được minh họa trong Hình

Hình 1.2 Một ứng dụng trong kết nối bên

iii) Kết nối công trình (ẩn)

Kết nối công trình là nét mới đầu tiên trong một loạt các cải tiến dự định trong MIKE FLOOD Kết nối công trình lấy thành phần dòng chảy từ một công trình trong MIKE 11 và đưa chúng trực tiếp vào trong phương trình động lượng của MIKE 21 Quá trình này là ẩn hoàn toàn và vì thế không ảnh hưởng đến các bước thời gian trong MIKE 21 Ví dụ về loại kết nối này được minh họa trong hình 1.3

Hình 1.3 Một ví dụ trong kết nối công trình

iv) Kết nối khô - zero flow link

Một ô lưới MIKE 21 được gán là kết nối khô theo chiều x sẽ không có dòng chảy chảy qua phía bên phải của ô lưới đó Tương tự, một kết nối khô theo chiều y

sẽ không có dòng chảy chảy qua phía trên của nó Các kết nối khô này được phát triển để bổ sung cho các kết nối bên Để chắc chắn rằng dòng chảy tràn trong MIKE

21 không cắt ngang từ bờ này sang bờ kia của sông mà không liên kết với MIKE

11, các kết nối khô này được đưa vào để đóng các dòng trong MIKE 21 Một cách khác để sử dụng kết nối khô là gán cho các ô lưới là đất cao, mà tùy thuộc vào độ phân giải của lưới tính có thể chưa mô tả được Kết nối khô cũng được sử dụng để

mô tả các dải phân cách hẹp trong động ruộng ví dụ như đê bối, đường, và khi đó thay vì sử dụng một chuỗi các ô lưới được định nghĩa là đất cao thì nên sử dụng chuỗi các kết nối khô

Sử dụng các kết nối trên đây ta có thể dễ dàng liên kết hai mạng lưới tính trong

mô hình 1 chiều và 2 chiều với nhau Khi chạy mô hình, để kết nối chúng, MIKE FLOOD cung cấp 3 kiểu kết nối sau đây tùy thuộc vào mục đích sử dụng mô hình: + Kết nối động lực: các kết nối sẽ chỉ chuyển các thông tin và thủy động lực (cần thiết cho các tính toán trong MIKE 11 và MIKE 21)

+ Kết nối truyền tải chất: các kết nối chỉ truyền các thông tin liên quan đến các quá trình vận tải và khuyếch tán (cần thiết cho các tính toán trong MIKE 11 và MIKE 21)

+ Kết nối cả động lực và truyền tải chất Các lựa chọn này sẽ được người sử dụng dễ dàng lựa chọn thông qua các hộp thoại trong mô hình

1.3 Phân tích lựa chọn mô hình tính toán phục vụ cho bài toán quy hoạch phòng chống lũ

Trên thế giới, việc nghiên cứu, áp dụng các mô hình thủy văn, thủy lực trong việc diễn toán lũ trong sông đã được sử dụng khá phổ biến; nhiều mô hình đã được xây dựng và áp dụng cho dự báo hồ chứa, dự báo lũ cho hệ thống sông và đặc biệt cho nghiên cứu quy hoạch phòng lũ

Một số mô hình thủy lực đã được áp dụng có hiệu quả để diễn toán dòng chảy trong hệ thống sông và vùng ngập lụt ở nước ta:

+ Mô hình SOGREAH đã được áp dụng thành công trong công tác khai thác, tính toán dòng chảy tràn trong hệ thống kênh rạch và các ô trũng;

+ Mô hình MASTER ứng dụng trong nghiên cứu quy hoạch cho vùng hạ lưu sông Cửu Long vào năm 1988;

+ Mô hình MEKSAL được xây dựng vào năm 1974 để tính toán sự phân bố dòng chảy mùa cạn và xâm nhập mặn trong vùng hạ lưu các sông;

+ Mô hình VRSAP đã được áp dụng cho việc tính toán dòng chảy lũ và dòng chảy mùa cạn cho vùng đồng bằng;

+ Mô hình SAL và mô hình KOD đã có những đóng góp đáng kể trong việc tính toán lũ và xâm nhập mặn đồng bằng cửa sông;

+ Mô hình DMH đã được áp dụng thành công trong tính toán nguy cơ ngập lụt

hạ lưu lưu vực sông Vũ Gia - Thu Bồn, và nghiên cứu thủy lực hạ lưu sông Hồng trong trường hợp giả sử vỡ đập Hòa Bình, Sơn La

Hiện nay tại Việt Nam một số mô hình đã được áp dụng như: WENDY, FWQ86M, MEKSAL, MASTER MODEL, SOGREAH, VRSAP, KOD, HECRAS, MIKE11…

MIKE11 do DHI Water & Environment phát triển, là một gói phần mềm dùng

để mô phỏng dòng chảy/lưu lượng, chất lượng nước và vận chuyển bùn cát ở các cửa sông, sông, kênh tưới và các vật thể nước khác

MIKE11 là mô hình động lực, một chiều nhằm phân tích chi tiết, thiết kế, quản

lý và vận hành cho sông và hệ thống kênh dẫn đơn giản và phức tạp Với môi trường đặc biệt thân thiện với người sử dụng, linh hoạt và tốc độ, MIKE11 cung cấp một môi trường thiết kế hữu hiệu về kỹ thuật công trình, tài nguyên nước, quản lý chất lượng nước và các ứng dụng khác

Mô-đun thủy động lực (HD) là một phần trọng tâm trong gói các ứng dụng của MIKE11 Trọn gói các ứng dụng của nó bao gồm: Dự báo lũ; Tải khuyếch tán; Chất lượng nước và các mô-đun vận chuyển bùn lắng không có cố kết Mô-đun MIKE11

HD giải các phương trình tổng hợp theo phương đứng để đảm bảo tính liên tục và động lượng (momentum), nghĩa là phương trình Saint Venant

Với những ưu điểm của mô hình MIKE11, mô hình đã được sử dụng trong nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi vào thực tiễn ở Việt Nam Vì vậy trong luận văn này tác giả lựa chọn MIKE11 làm công cụ nghiên cứu quy hoạch phòng chống lũ cho sông Hoàng Long khi không xây dựng hồ chứa nước Hưng Thi

Các công trình được mô phỏng trong MIKE11 bao gồm:

- Cầu

Các dữ liệu đầu và và đầu ra của mô hình:

- Dữ liệu đầu vào:

+ Biên trên: Quá trình lưu lượng

+ Biên dưới: Quá trình mực nước hoặc quan hệ Q~H

+ Biên kiểm tra: Quá trình lưu lượng hoặc mực nước thực đo của các trạm trong hệ thống

+ Một số yếu tố ảnh hưởng khác

- Dữ liệu đầu ra: Quá trình lưu lượng, mực nước tại các vị trí tính toán

2.1.2 Đặc điểm địa hình

Từ vùng núi cao của tỉnh Hòa Bình với cao độ bình quân trên 300m, sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam Đến Bến Đế, sông có xu hướng chảy theo hướng Tây - Đông và nhập vào sông Đáy tại Gián Khẩu Tới hạ lưu, cao độ bình quân chỉ còn khoảng trên 10m

Địa hình lưu vực sông Hoàng Long có xu thế dốc theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, địa hình không đồng đều, vừa xen lẫn núi cao, vùng bán sơn địa và đồng bằng Địa hình thường bị chia cắt mạnh bởi những dãy núi đá vôi, chính điều này đã phân chia những vùng đồng bằng thành các cánh đồng nhỏ

Đặc điểm địa hình lưu vực sông Hoàng Long được thống kê trong bảng 2.1

Bảng 2 1 - Đặc trưng địa hình lưu vực sông Hoàng Long

2 Chiều dài sông chính 125 km

3 Độ rộng bình quân lưu vực 15.5 km

4 Độ cao trung bình lưu vực 173 m

- Bến Đế - Gián Khẩu 10 ÷ 12m m

5 Độ dốc trung bình lưu vực 9,6 %0

6 Mật độ lưới sông 0.81 km/km2

7 Tỷ lệ thảm phủ thực vật 82.6 %

2.1.3 Đặc điểm thổ nhưỡng, đất đai, thảm phủ thực vật

Thổ nhưỡng trong vùng nghiên cứu có thể quy về năm loại chính :

- Đất phù sa sông Đáy là dạng cát pha thịt nặng, đất đai khá màu mỡ, phù hợp

cho cấy lúa, hoa màu và cây công nghiệp, tập trung nhiều ở ven sông Đáy

- Đất phù sa các sông vừa và nhỏ ở các khu vực đồng chiêm trũng, đất thịt nặng,

chua, mặn ngay trên lớp mặt, được phân bố ở khu vực Hoàng Long, Gia Viễn, đất

loại này có thể trồng hai vụ lúa tốt khi hệ thống tưới tiêu đảm bảo và nguồn nước

ngọt dồi dào

- Đất phù sa thuộc sông cũ thuộc dạng cát pha rời rạc, đất thịt bạc màu, sỏi sạn,

đá ong; tầng đất canh tác dày khoảng 0,4 m phù hợp với các loại cây công nghiệp

như chè, thuốc lá, đậu lạc các loại Đất này tập trung ở phía Bắc thị xã Tam Điệp

- Đất đồi núi thuộc loại cát pha thịt nhẹ, đá vôi bạc màu, tầng canh tác mỏng,

nằm ở vùng chân đồi ít dốc, phù hợp với đồng màu và cây công nghiệp, phân bố ở

Đồng Giao và phía tây đường 12A

- Đất cát ven biển chủ yếu là cát hạt mịn có lẫn đất sét và mùn hữu cơ, đất ngấm nước mặn Đất này phân bố chủ yếu ở khu vực Bình Minh huyện Kim Sơn

Có thể thấy, do bị chia phối bởi địa hình nên đặc điểm thổ nhưỡng cũng biến đổi khá phức tạp, thêm vào đó là độ dốc và sự biến đổi nhanh của địa hình dẫn đến đất đai canh tác thường có diện tích nhỏ và thường không màu mỡ Diện tích đất canh tác biến đổi theo cao độ địa hình khá phức tạp và không đồng đều Chính những điều kiện bất lợi này dẫn đến việc canh tác gặp phải những khó khăn nhất định, và

là nguyên nhân chính kìm hãm sự phát triển kinh tế đặc biệt là kinh tế nông nghiệp Mặc dù thảm phủ thực vật có diện tích lớn (>80%) song chủ yếu là các vùng cây bụi sống trên những bờ dốc của các dãy núi đá vôi, rừng cây lâu năm chiếm tỷ lệ thấp hơn Do có điều kiện tiểu khí hậu khu vực khá phù hợp với điều kiện phát triển của cây trồng nên thảm phủ thực vật khá phong phú và phát triển xanh tốt Thảm phủ thực vật ở đây thuộc kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới trên núi đá vôi Gần đây, do sự chặt phá nhiều nên thảm phủ thực vật có xu thế giảm gây ảnh hưởng tới sự hình thành dòng chảy trên lưu vực

2.1.4 Đặc điểm địa chất, địa mạo

Chuyển động kiến tạo đã qua và hiện tại là mạnh, có cấu tạo xếp gối trùm phủ, theo các đứt gãy mới và cũ được hình thành từ sông Đà Do vậy nham thạch phân bố không đồng nhất, đất đá thuộc kỷ TRIAS gồm các loại diệp thạch, sét than Alevrolit,

có xen kẽ đá vôi và sa thạch chịu lực yếu Nham thạch chịu lực tác động mạnh của phong hóa nóng ẩm + phong hóa hóa học trên nền các đá mẹ khác nhau từ 1 - 2m đến

40 - 50m thậm chí đến 100m Thành vỏ phong hóa có đất Feralit màu vàng, màu nâu, màu đỏ khá dày, phần lớn các khoáng vật trở thành Caolinit, các Oxyd sắt và nhôm Với các kỷ đã qua:

+ Kỷ Permien: có đá vôi tầng mỏng, tầng pha trầm tích và nham thạch biến chất, Philite phiến nham

+ Kỷ Trias: có cuội kết, sa diệp thạch, đá vôi mỏng hoặc nhiều Karst và nham biến chất, phiến nham

+ Kỷ Đệ Tam: có đá vôi Calcium tầng mỏng, Mabre cuội kết pha tích, cuội kết

đá vôi tạo thành, hoặc xen kẹp sa diệp thạch

+ Kỷ Đệ Tứ hình thành

Vùng trũng Hà Nội nằm trùng với đồng bằng hạ du sông Hồng, có dạng tam giác cân chạy dài về phía Tây Bắc, đáy hướng ra vịnh Bắc Bộ từ Hải Phòng đến Ninh Bình

2.1.5 Đặc điểm khí hậu, thủy văn

2.1.5.1 Lưới trạm quan trắc khí tượng, thủy văn

a Hệ thống các trạm quan trắc

Tài liệu khí tượng tại Việt Nam nói chung bắt đầu được quan trắc từ năm 1902 ở một số vị trí quan trọng và đặc trưng Cho đến năm 1954 thì việc quan trắc và nghiên cứu khí hậu thời tiết trong lưu vực sông Hồng nói chung và sông Đáy, sông Hoàng Long nói riêng mới được phát triển toàn diện, đúng mực và chính xác hơn Sau năm

1975, một số trạm đo mưa giải thể nhưng lại có thêm một số trạm dùng riêng của các địa phương bắt đầu đo mưa để phục vụ công tác quản lý, khai thác, vận hành các công trình thuỷ lợi Bỏ một số trạm đo lưu lượng ở các lưu vực nhỏ chỉ đo mưa và mực nước, ví dụ như trạm Ba Thá trên sông Đáy, Hưng Thi trên sông Bôi Đồng thời cũng ngừng một số trạm đo mực nước như Độc Bộ trên sông Đáy Mạng lưới trạm quan trắc KTTV trên khu vực được thống kê trong bảng 2.2 và bảng 2.3 Bảng 2 2: Lưới trạm quan trắc thủy văn trong khu vực

TT Trạm đo Sông Yếu tố

đo đạc

Thờigian quan trắc Ghi chú

1 Ba Thá Đáy H 1960-1996

2 Phủ Lý Đáy H 1960- nay

3 Ninh Bình Đáy H 1960- nay

4 Độc Bộ Đáy H 1960- nay

5 Như Tân Đáy H 1960- nay

6 Hưng Thi Bôi H, Q 1960- nay

nước

Bảng 2 3: Lưới trạm quan trắc khí hậu - khí tượng trong khu vực

TT Trạm đo Loại trạm Yếu tố đo đạc Thời gian đo đạc

1 Ninh Bình Khí tượng Các yếu tố 1960- nay

2 Nho Quan Khí tượng Các yếu tố 1960- nay

6 Gia Viễn – Bến Đế Mưa Mưa 1960- nay

9 Cúc Phương Khí hậu Các yếu tố Gián đoạn

Trong hệ thống có một số trạm khí tượng, thuỷ văn do Bộ Tài nguyên và Môi

trường quản lý Ngoài ra còn có một số trạm dùng riêng chuyên đo mực nước do Sở

NN & PTNT quản lý

b Đánh giá chất lượng tài liệu

Đối với lưu vực nghiên cứu là lưu vực sông Đáy và sông Hoàng Long tài liệu

thuỷ văn chủ yếu là tài liệu mực nước vùng ảnh hưởng triều Những trạm do Tổng

cục khí tượng thuỷ văn quản lý có chất lượng tốt, đã được Cục điều tra cơ bản (Bộ

Tài nguyên Môi trường) kiểm tra Những trạm dùng riêng có phần kém hơn về chất

lượng nhưng cũng có thể dùng để tham khảo vào việc phân tích diễn biến mực nước

và các quy luật của từng đoạn sông nhánh

Một số trạm đo dùng riêng (Hưng Thi, Ba Thá), sau khi hạ cấp chỉ đo mực nước

nên cần thiết phải chuyển sang quá trình lưu lượng theo quan hệ đường H~Q của

các năm trước đó

Nói chung, với mạng lưới đo đạc thủy văn như vậy không thể nói là đầy đủ

nhưng cũng đủ căn cứ để đánh giá đặc điểm chung của chế độ khí tượng thủy văn

của lưu vực nghiên cứu

Hình 2 1- Bản đồ lưu vực sông Hoàng Long

2.1.5.2 Đặc điểm khí hậu

a Chế độ nhiệt

Nhìn chung chế độ nhiệt ở lưu vực Hoàng Long có chế độ nhiệt chung của miền Bắc, nghĩa là mùa hè nhiệt độ cao và mùa đông thấp, tuy nhiên do đặc điểm của địa hình nên cũng có những nét riêng Biến trình nhiệt độ năm theo dạng một đỉnh

Tháng có nhiệt độ trung bình cao nhất là tháng VII Trong 3 tháng mùa lạnh thì tháng có nhiệt độ trung bình thấp nhất là tháng I Nhiệt độ trung bình tháng trung bình trong nhiều năm của các trạm Nho Quan, Kim Bôi trình bày trong bảng 2.4

Bảng 2.4: Nhiệt độ không khí trung bình nhiều năm

b Số giờ nắng

Nắng là một yếu tố khí hậu có quan hệ chặt chẽ với bức xạ mặt trời và bị chi phối bởi lượng mây trên khu vực.Trên lưu vực Hoàng Long số giờ nắng hàng năm dao động trong khoảng từ 1.500 giờ đến 1650 giờ Ở trạm khí tượng Nho Quan số giờ nắng trong năm trung bình nhiều năm đạt 1619,2 giờ Số giờ nắng các tháng trong năm trung bình nhiều năm của trạm khí tượng Nho Quan trình bày trong bảng 2.5 Bảng 2.5: Số giờ nắng tháng và năm trung bình nhiều năm của trạm Nho Quan Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm Nho

Quan 73.4 47.3 49.7 97.6 191.6 176.0 204.9 162.0 177.1 174.1 138.6 126.1 1619.2 Kim

Bôi 64.2 45.5 48.2 88.8 182.8 167.3 185.4 156.9 153.5 149.2 133.0 132.7 1507.4

c Chế độ ẩm

Độ ẩm tương đối trung bình trong các tháng đều vượt trên 80% Độ ẩm tháng này so với tháng khác biến đổi rất ít, giữa tháng ẩm nhất và tháng khô nhất chỉ chênh nhau từ 5% đến 10% Những ngày mùa đông khô hanh, độ ẩm có thể giảm xuống dưới 20% Trong những ngày mưa phùn, độ ẩm trong không khí có thể tăng lên đến trên 90% (Xem bảng 2.6)

Lý đạt 36m/s, Hưng Yên 40m/s, Nam Định 48m/s, Ninh Bình 45m/s

e Chế độ bốc hơi

Lượng bốc hơi năm trung bình nhiều năm trong khu vực dụ án đạt khoảng 835 ÷

880 mm Mùa nóng bốc hơi nhiều hơn mùa lạnh Tháng VI và tháng VII đạt 90 ÷

110 mm Tháng II là tháng có lượng bốc hơi ít nhất trong năm, chỉ đạt 38 ÷ 47 mm (Bốc hơi được đo bằng ống Piche)

Bảng 2.7: Phân phối bốc hơi (piche) các tháng trong năm Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Trạm Nho Quan Zmm 65.4 52.2 54.4 67.9 106.7 106.0 112.7 83.0 73.6 87.8 84.1 81.6 975.4

Y % 6.70 5.35 5.58 6.96 10.94 10.87 11.55 8.51 7.55 9.00 8.62 8.37 100

Trạm Kim Bôi Zmm 47.4 43.6 49.2 59.7 77.3 69.1 70.5 55.8 54.0 58.0 53.6 55.4 693.6

Y % 6.83 6.28 7.09 8.60 11.15 9.98 10.17 8.04 7.79 8.36 7.73 7.98 100

f Bão và áp thấp nhiệt đới

Gió mùa đông, thịnh hành là gió mùa Đông Bắc, gió mùa cực đới do sự di chuyển dần về phía Đông và điều kiện cụ thể biến tính thành gió mùa lưỡi áp cao biển Đông Trung Quốc, đều thổi vào lưu vực theo hướng Đông Bắc, nên đầu màu khô ấm, giữa mùa lạnh hanh rồi ấm ẩm đến ẩm ướt cuối mùa Tuy vậy mỗi mùa đông vẫn có 3÷4 đợt gió mùa áp thấp lục địa từ hướng Đông và Đông Nam thổi vào vài ba ngày, dài thì đến 5÷6 ngày mỗi đợt, có khi mưa (gần như xảy ra thời tiết mùa

hạ trong mùa đông)

Gió mùa đông từ tháng XI đến tháng II, có năm những đợt gió mùa cực đới đã xâm lấn sớm vào từ đầu tháng IX, ngược lại có năm muộn mãi đến tháng XII mới bắt đầu Thời kỳ bắt đầu gió mùa cực đới dao động tới 4 tháng Còn thời gian kết thúc mùa gió này lùi tới cuối tháng V (dao động tới 3 tháng)

Gió mùa hạ, mùa chuyển mùa, tương phản cũng thay đổi, nên thời kỳ mưa lớn

có thể xê dịch khá nhiều về phía đầu mùa hay cuối mùa tùy thuộc vào hoạt động của từng năm do sự diễn biến dài ngắn, sớm muộn của gió mùa Tây Nam, gió Tây, gió Đông Nam, gió Nam

Bão là dạng nhiễu động mạnh mẽ nhất, chi phối một cách rõ rệt chế độ gió, mưa, nhiệt độ, độ ẩm của lưu vực Hoạt động của bão lại rất thất thường: năm nhiều, năm ít, trận mạnh, trận yếu cũng là một nguyên nhân gây ra biến động đáng

kể trong tổng lượng mưa và quy luật mùa mưa trong lưu vực Trung bình trong năm có 1,4 cơn bão đổ bộ vào lưu vực Tập trung vào tháng VIII- IX Có khả năng cứ 1-2 năm có một lần bão đổ bộ vào lưu vực Các năm khác xác suất bão đổ bộ vào lưu vực ít hơn nhưng ảnh hưởng bão rớt, bão xa (Hoa Nam- Trung Quốc hay khu IV)

Bão là nguyên nhân gây gió mạnh ở đông bằng và ven biển, tốc độ gió mạnh nhất đạt 40÷50 m/s ở ngoài khơi và dưới 40m/s ở sâu trong đất liền, vùng núi không qúa 20 m/s Phạm vi gió mạnh lấn sâu đất liền tới 50 ÷100 km và yếu đi khi gặp địa hình ở các vùng núi cản trở Nhưng bão còn mang một lượng hơi ẩm khổng lồ vào sâu trong đất liền rất xa, gây mưa diện rộng, lượng mưa lớn kéo dài sau là gây lũ lớn

Trong năm 2011, trên khu vực biển Đông có 7 cơn bão và 7 ATNĐ hoạt động, xấp xỉ so với TBNN; trong đó, số lượng ATNĐ nhiều hơn TBNN khoảng 3 – 4 cơn, nhưng số lượng bão lại ít hơn TBNN khoảng 2 – 3 cơn Trong số 7 cơn bão hoạt động trên biển Đông, có 3 cơn bão phát sinh ngay trên khu vực này (bão số 1 (Sarika), bão số 2 (Haima), bão số 4 (Haitang)) và một cơn bão trước khi vào biển Đông đã suy yếu thành ATNĐ, chiếm 42,8% Trong số 7 ATNĐ hoạt động trên biển Đông, có 6 ATNĐ có nguồn gốc phát sinh từ biển Đông

h Chế độ mưa

Do vị trí của khu vực nghiên cứu ở gần biển lại có dãy núi đá vôi ở phía Tây chắn gió Đông Nam và Đông Bắc mang hơi ẩm từ biển vào, nên lượng mưa ở đây tương đối lớn Lượng mưa năm trung bình nhiều năm là 1700 ÷ 1900 mm nhưng phân bố không đều theo không gian (lớn dần từ ngoài vào trong) Ở tâm mưa Kim Bôi = 2260mm, Nho Quan 1910mm, Chi Nê = 2002mm Mùa mưa trong vùng bắt đầu từ tháng V và kết thúc vào tháng X, tổng lượng mưa trong mùa mưa tại trạm Nho quan chiếm 84% tổng lượng mưa cả năm Mùa khô bắt đầu từ tháng XI năm trước đến tháng IV năm sau Trong các tháng này có số ngày mưa chiếm rất ít và lượng mưa đạt được trong tháng cũng rất bé Các tháng đầu mùa khô, số ngày có mưa trong tháng trung bình chỉ 7 ÷ 8 ngày và lượng mưa đạt trung bình chỉ trên dưới 20 mm Có năm hàng tháng hầu như không mưa như tháng I năm 1963 Mưa lớn nhất trong năm thường xuất hiện vào cuối tháng 9 và tháng 10, một số năm mưa lớn xuất hiện muộn hơn vào đầu tháng 11

Bảng 2.8: Phân phối mưa năm trạm Nho Quan Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Hình 2.2: Mô hình phân phối mưa trong năm trạm Nho Quan và Kim Bôi

Ở khu vực miền núi phía Bắc Ninh Bình những nhiễu động nhiệt đới trong mùa

hè thường rất phổ biến Những cơn bão, áp thấp nhiệt đới (ATND) phát sinh từ Tây Bắc Thái Bình Dương, Biển Đông, những đường hội tụ gió có hướng và nguồn gốc khác nhau như gió Tây Nam từ vịnh Ben Gan và gió từ biển Đông, giữa gió mùa Tây Nam và tín phong Bắc Bán Cầu dồi dào hơi ẩm Những hoạt động của áp thấp, rãnh thấp hình thành trong tầng đối lưu, những nhiễu động gây hội tụ trong đới gió Tây trên cao, những nhiễu động trong đới gió đông, sự tranh chấp giữa gió mùa mùa đông và gió mùa mùa hè trong thời kỳ chuyển tiếp luân phiên tác động đến Bắc Ninh Bình là những tác nhân gây mưa bất ổn định ở Bắc Ninh Bình và đôi khi gây mưa lớn kéo dài kèm theo dông Những trận mưa có nguồn gốc khác nhau như vậy đã góp phần quyết định chế độ mưa ở các khu vực Bắc Ninh Bình nói chung và mưa vừa, mưa to nói riêng

Do đặc thù của khu vực nghiên cứu vừa giáp ranh với biển Đông việc có dãy núi phía Tây chắn gió nên lượng mưa hàng năm khá lớn từ 1700mm – 1900mm Tuy nhiên lượng mưa tập trung không đều trong năm và khu vực: phía Tây và phía Tây Bắc, Đông và Đông Nam là hai sườn núi của dãy Tam Điệp có lượng mưa lớn từ 1900mm – 2000mm, còn phía Đông và Nam của vùng có lượng mưa nhỏ hơn từ

1500mm – 1700mm Mưa được phân bố theo hai mùa rõ rệt, mùa mưa từ tháng VI đến tháng X có lượng mưa chiếm 80 – 85% lượng mưa cả năm và chủ yếu tập trung vào hai tháng VIII và IX, mùa khô từ tháng XI năm trước đến tháng IV năm sau lượng mưa chỉ chiếm 15 – 20% lượng mưa cả năm, tháng I và II là tháng ít mưa nhất trong vùng vì vậy những khu đồi núi và bán sơn địa thường rất khô hạn trong thời gian này

Tháng mưa lớn nhất thường tập trung vào tháng VIII, tháng IX do ảnh hưởng của áp thấp nhiệt đới kết hợp với bão gây mưa lớn tập trung ở từng vùng và từng khu vực mưa lớn trong lưu vực sông Đáy – Hoàng Long thường do một số hình thế thời tiết chính dưới đây gây nên:

- Bão, áp thấp nhiệt đới, rãnh thấp nóng phía Tây bị nén bởi cao áp phía Bắc kết hợp với áp thấp vịnh Bắc Bộ và cao áp Thái Bình Dương lấn vào

- Dải hội tụ nhiệt đới, bão kết hợp với không khí lạnh và xoáy thấp, vịnh Bắc

Bộ

- Đường đứt kết hợp với rãnh thấp nóng phía Tây bị nén và xoáy thuận tầng cao

- Ngoài ra gió mùa Tây Nam hay Đông Nam có thể gây ra những trận mưa rào

và dông khá lớn

Trận mưa gây ra lũ lịch sử trên sông Hồng vào tháng VIII năm 1971 là do các hình thế thời tiết như: Bão, hội tụ nhiệt đới, rãnh thấp nóng phía Tây, Không khí lạnh và cao áp Thái Bình Dương kết hợp với nhau gây nên Ở lưu vực sông Đáy, tổng lượng mưa trong các ngày 13 – 20/VIII/1971 từ 100(mm) đến 300(mm), trung tâm mưa ở vùng Hà Đông – Mai Lĩnh( Hà Đông 341mm) Do sông Hồng có lũ đặc biệt lớn nên đã phải phân lũ vào sông Đáy, khi mực nước Hà Nội lên tới 13.32m thì phải mở cống Vân Cốc lúc 1h ngày 20/VIII và đến 6h thì mực nước về đến đập Đáy, đến 8h cửa đập Đáy được nâng lên đến độ cao 9(m) Đến 4 giờ sáng ngày 25/VIII thì đóng cống Vân Cốc, tổng thời gian mở cống là 123 giờ, lưu lượng lớn nhất qua đập đáy là 2400m3/s

Trận mưa tháng IX/1985 là trận mưa lớn nhất ở lưu vực sông Đáy trong vài thập

kỷ gần đây Hình thế thời tiết gây mưa lớn là hội tụ nhiệt đới có trục qua Bắc Bộ,