Phân tích đặc điểm mưa và xây dựng bản đồ đẳng trị mưa lưu vực sông Trà Khúc Vệ

Nghiên cứu đặc điểm mưa trên lưu vực có vai trò rất quan trọng trong việc đánh giá tiềm năng nguồn nước có trên lưu vực, từ đó có những kế hoạch thu gom nguồn nước và tận dụng hiệu quả phục vụ cho các nhu cầu sử dụng khác nhau. Ví dụ như việc xem xét tiềm năng nước mưa trung bình năm, sự phân bố mưa không đồng đều giữa các tháng trong năm và mưa sinh lũ trên lưu vực đều có những ý nghĩa riêng và quan trọng trong từng bài toán nghiên cứu về tiềm năng nguồn nước.

Trường Đại Học Thủy Lợi Khoa Thủy văn và Tài nguyên nước

-HỘI NGHỊ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM 2016

ĐỀ TÀI PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM MƯA VÀ XÂY DỰNG BẢN ĐÔ ĐẲNG TRỊ MƯA LƯU VỰC SÔNG TRÀ KHÚC- VỆ

SVTH: Nguyễn Linh Chi – 56V2 GVHD: TS Vũ Thanh Tú

Hà Nội, tháng 3/2016

MỞ ĐẦU

Nghiên cứu đặc điểm mưa trên lưu vực có vai trò rất quan trọng trong việc đánh giátiềm năng nguồn nước có trên lưu vực, từ đó có những kế hoạch thu gom nguồn nước vàtận dụng hiệu quả phục vụ cho các nhu cầu sử dụng khác nhau Ví dụ như việc xem xéttiềm năng nước mưa trung bình năm, sự phân bố mưa không đồng đều giữa các thángtrong năm và mưa sinh lũ trên lưu vực đều có những ý nghĩa riêng và quan trọng trongtừng bài toán nghiên cứu về tiềm năng nguồn nước

Đề tài nghiên cứu khoa học của sinh viên bước đầu tìm hiểu về những kiến thứcchuyên ngành, phân tích đặc điểm mưa trên lưu vực sông là tiền đề để thực hiện các bướcnghiên cứu tiếp theo trong tương lai Sinh viên đã lựa chọn lưu vực sông Trà Khúc – Vệ,thuộc tỉnh Quảng Ngãi là vùng nghiên cứu, với việc phân tích đặc điểm mưa trên lưu vựcnày làm đối tượng nghiên cứu

Trong đề tài này, Sinh viên dựa trên các tài liệu thực đo về lượng mưa tại các trạm,tính toán các đặc trưng lượng mưa bình quân và xây dựng bản đồ đẳng trị mưa theo cácphương pháp cơ bản, phương pháp thống kê, phần mềm FFC và sử dụng các công cụ GIS

để phân tích

Nội dung của đề tài bao gồm:

1 Phân tích biến đổi tổng lượng mưa trung bình năm.

2 Phân tích lượng mưa tháng trung bình nhiều năm lưu vực sông Trà Khúc- Vệ.

3 Phân tích lượng mưa thời đoạn lưu vực sông Trà Khúc- Vệ

4 Xây dựng đường đẳng trị mưa cho lưu vực sông Trà Khúc – Vệ

NỘI DUNG

I Phân tích biến đổi tổng lượng mưa trung bình năm

1 Phân tích lượng mưa năm trung bình nhiều năm các trạm trên lưu vực.

Trên lưu vực sông có các trạm đo khí tượng, mưa như sau:

Hình 1: Bản đồ lưu vực sông Trà Khúc- Vệ

Dưới đây là thông tin các trạm trên lưu vực nghiên cứu:

Bảng 1: Thông tin các trạm trên lưu vực Trà Khúc- VệST

T Tên trạm

Kinh

Nămbắt đầu

Năm kếtthúc

4 Giá Vực

108*45

91,93,94,95,96,00

Từ số liệu thống kê lượng mưa đo đạc được tại các trạm đo trên lưu vực sông Trà Khúc

Vệ, có thể tính toán được tổng lượng mưa năm trung bình nhiều năm của từng trạm

Bảng 2: Lượng mưa trung bình năm (mm)

Tên Trạm Lượng mưa

Biểu đồ dưới đây thể hiện rõ lượng mưa năm trung bình nhiều năm.

Hình 2 : Lượng mưa năm trung bình nhiều năm các trạm lưu vực sông Trà Khúc- Vệ

2 Nguyên nhân ảnh hưởng đến sự biến động mưa năm lưu vực Trà Khúc- Vệ

Nguyên nhân dẫn đến tình trạng lượng mưa năm không ổn định này có rất nhiều lí do.Trong đó đặc điểm địa hình, khí hậu của lưu vực là lí do đáng kể nhất

- Sông Trà Khúc bắt nguồn từ vùng rừng núi Kon Plong - Kon Tum ở độ cao trung bình

từ 1300 - 1500m Phần thượng nguồn sông chảy theo hướng Nam Bắc qua các huyện Ba

Tơ, Sơn Hà, Sơn Tây khi đến Thạch Nham sông chảy theo hướng Tây - Đông đổ ra biểntại cửa Cổ Luỹ Sông có chiều dài: 135 km, diện tích lưu vực 3240 km2, diện tích tính đếnThạch Nham là 2840 km2, mật độ lưới sông 0,39 km/km2, độ cao bình quân lưu vực558m và độ dốc bình quân lưu vực 18,5%

- Sông Vệ là con sông nằm trọn trong địa phận hành chính tỉnh Quảng Ngãi, bắt nguồn từsườn Đông của dãy Trường Sơn là vùng rừng núi phía Tây của huyện Ba Tơ Sông chảytheo hướng Tây Nam -Đông Bắc rồi đổ ra biển Đông ở cửa Cổ Luỹ Sông Vệ có diện tíchlưu vực khoảng 1260 km2 với chiều dài sông khoảng 90 km Khoảng 2/3 chiều dài sông

chảy trong vùng rừng núi, có độ cao 100-1000m Độ dốc trung bình lưu vực 19.9%, mật

độ lưới sông 0.79 km/km2

- Do địa hình vùng nghiên cứu rất thuận lợi cho việc đón gió bão, mưa bão nên lưu vựcTrà Khúc – Vệ phải chịu ảnh hưởng trực tiếp của các cơn bão và nhiễu động thời tiết từbiển Đông

+ Bão và áp thấp nhiệt đới thường phát sinh ở vùng biển Thái Bình Dương hoặc ở biểnĐông Bão thường đổ bộ vào bờ biển nước ta từ tháng VII đến tháng XI, vào các thángVII, VIII đường đi của bão thường hướng vào đoạn bờ biển Bắc bộ, càng vào phía Nam,bão đổ bộ càng muộn dần

Bão và áp thấp nhiệt đới ảnh hưởng đến Quảng Ngãi thường trùng vào mùa mưa (tháng

IX đến tháng XII) Các cơn bão đổ bộ vào Quảng Ngãi thường gây ra gió mạnh và mưarất lớn hoặc các cơn bão đổ bộ vào các vùng lân cận cũng thường gây ra mưa lớn ở vùngnghiên cứu Tại Quảng Ngãi, bão thường tập trung vào tháng IX, X và tháng XI Khảnăng xuất hiện vào tháng X là lớn nhất, tuy nhiên mùa bão diễn biến khá phức tạp quacác năm: có năm bão ảnh hưởng sớm, có năm muộn, có năm lại không có bão ảnh hưởng.+ Dải hội tụ nhiệt đới là dạng nhiễu động đặc trưng của gió mùa mùa hạ, thể hiện sự hội tụgiữa gió tín phong Bắc bán cầu và gió mùa mùa hạ Khi có dải hội tụ nhiệt đới, không khí haibên trục hội tụ là không khí nóng ẩm liên tục bố lên cao, duy trì một vùng mây dày đặc, có bềrộng vài trăm km và gây mưa lớn kèm theo dông trên diện rộng Dạng thời tiết này thưởngảnh hưởng đến khu vực Trung bộ nói chung và khu vực nghiên cứu nói riêng vào các tháng

IX, X và đôi khi vào các tháng V, VI

3 Biến động của mưa năm theo không gian và thời gian.

a Biến động của mưa năm theo không gian.

Dựa theo số liệu mưa từng trạm và vị trí các trạm trên lưu vực, nhìn chung lượng mưa tạiđây có xu hướng giảm dần từ Bắc vào Nam và từ Tây sang Đông Vùng mưa lớn chủ yếu ởvùng núi cao như Ba Tơ, Giá Vực, càng dần về phía vùng trung du, đồng bằng ven biểnlượng mưa càng giảm

b Biến động của mưa năm theo thời gian.

Theo thời gian sự biến động của mưa năm ở vùng nghiên cứu khá lớn, nguyên nhân là

do khu vực này chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão và các nhiễu động thời tiết từ biển Đônglàm cho lượng mưa hàng năm không ổn định

Theo thống kê từ năm từ 1891 - 1999, tổng số cơn bão đổ bộ vào bờ biển Việt nam có

526 cơn, trung bình mỗi năm 4,83 cơn/năm nhưng trong 39 năm trở lại đây (từ 1961 1999) bão xuất hiện nhiều hơn (248 cơn), trung bình 6,36 cơn/năm Đặc biệt là từ QuảngNgãi trở vào có 47 cơn (trong 39 năm), trung bình 1,21 cơn/năm, trong khi 7 thập kytrước đó (1891-1960) chỉ xuất hiện 20 cơn, trung bình chỉ có 0,29 cơn/năm

-II Phân tích lượng mưa tháng trung bình nhiều năm lưu vực sông Trà Khúc- Vệ.

1 Lượng mưa tháng trung bình nhiều năm của các trạm thuộc khu vực nghiên cứu.

Sự biến động mưa năm bất thường ở lưu vực như vậy đều phụ thuộc vào lượng mưatháng trung bình nhiều năm Để thấy rõ hơn điều này, tiếp theo bài viết sẽ phân tích chitiết hơn lượng mưa tháng trung bình nhiều năm của các trạm thuộc phạm vi nghiên cứu.Dưới đây là số liệu và biểu đồ về lượng mưa tháng trung bình nhiều năm của các trạmtrong lưu vực Trà Khúc- Vệ

- Trạm An Chỉ

Bảng 3: Số liệu lượng mưa tháng trung bình nhiều năm trạm An Chỉ

Hình 3: Biểu đồ lương mưa tháng trung bình nhiều năm trạm An Chỉ

- Trạm Đức Phổ

Bảng 4: Số liệu lượng mưa tháng trung bình nhiều năm trạm Đức Phổ

Hình 4 : Biểu đồ lượng mưa tháng trung bình nhiều năm trạm Đức Phổ

- Trạm Quảng Ngãi

Bảng 5: Số liệu lượng mưa tháng trung bình nhiều năm trạm Quảng Ngãi

Hình 5: Biểu đồ lượng mưa tháng trung bình nhiều năm trạm Quảng Ngãi

- Trạm Sơn Hà

Bảng 6: Số liệu lượng mưa tháng trung bình nhiều năm trạm Sơn Hà

Hình 6: Biểu đồ lượng mưa tháng trung bình nhiều năm trạm Sơn Hà

- Trạm Giá Vực

Bảng 7: Số liệu lượng mưa tháng trung bình nhiều năm trạm Giá Vực

Hình 7: Biểu đồ lượng mưa tháng trung bình nhiều năm trạm Giá Vực

- Trạm Trà Khúc

Bảng 8: Số liệu lượng mưa tháng trung bình nhiều năm trạm Trà Khúc

Hình 8: Biểu đồ lượng mưa tháng trung bình nhiều năm trạm Trà Khúc

- Trạm Ba Tơ

Bảng 9: Lượng mưa tháng trung bình nhiều năm trạm Ba Tơ

Hình 9: Biểu đồ lượng mưa tháng trung bình nhiều năm trạm Ba Tơ

- Trạm Sơn Giang

Bảng 10: Lượng mưa tháng trung bình nhiều năm trạm Sơn Giang

Hình 10 : Bản đồ lượng mưa tháng trung bình nhiều năm trạm Sơn Giang

Từ những biểu đồ của các trạm mưa trên, rõ ràng hận thấy lượng mưa trên lưu vực tậptrung nhiều nhất vào khoảng từ tháng IX đến tháng XII, ít nhất khoảng tháng I đến thángVIII Như vậy, hoàn toàn phù hợp với sự phân bố mưa theo hai mùa là mùa mưa và mùakhô

2 Sự phân bố mưa theo mùa

Để phân tích rõ ràng sự phân bố mưa theo mùa của lưu vực, dưới đây là bảng lượngmưa trung bình tháng và tỉ lệ so với lượng mưa năm của một số trạm lưu vực sông TràKhúc- Vệ

Bảng 11: Lượng mưa trung bình tháng và tỉ lệ so với lượng mưa năm của một số trạm lưu

vực sông Trà khúc- Vệ

+ Mùa mưa ngắn chỉ từ 3 - 4 tháng, tức từ tháng IX đến tháng XII hàng năm Mùa mưaphù hợp với mùa lũ trên các lưu vực sông và trùng với thời kỳ gió mùa Đông Bắc và bãohoạt động trên biển Đông Lượng mưa trong mùa mưa ở đây chiếm từ 70% - 80% lượng

600 đến 1000 mm/tháng như tại Giá Vực lượng mưa trung bình tháng X trạm Giá Vựcđạt 922.63 mm , trạm Sơn Giang 769.17 mm, lượng mưa trung bình tháng XI trạm GiáVực 834.48 mm, trạm An Chỉ 1104.62 mm,…

+ Trong khi đó mùa khô kéo dài 8 - 9 tháng, từ tháng I đến tháng VIII với lượng mưa chỉchiếm 30% - 35% tổng lượng mưa năm Thời kỳ ít mưa nhất trong vùng thường tập trungvào 3 tháng từ tháng II đến tháng IV lượng mưa trong 3 tháng chỉ chiếm khoảng 3¸5%lượng mưa năm

Tháng có lượng mưa nhỏ nhất thường là tháng II với lượng mưa chỉ chiếm xấp xỉ 1%-2%lượng mưa năm

Và do địa hình trong vùng nghiên cứu xuất hiện các đỉnh mưa phụ vào tháng V vàtháng VI, ở thời kỳ này gió mùa mùa hạ hướng Tây Nam hoặc Đông Nam thổi tới, càng

về phía Tây của tỉnh lượng mưa này càng rõ nét hơn với lượng mưa trung bình thángchiếm khoảng 4-7% lượng mưa năm, tuy nhiên giá trị bình quân của tháng V và tháng VIcũng không vượt quá giá trị bình quân các tháng trong năm

Như vậy, qua biến trình mưa trong vùng cho thấy sự chênh lệch giữa tháng mưanhiều và tháng mưa ít khoảng 400 - 800 mm Tức là tháng mưa nhiều có tổng lượng mưagấp 1,5- 20 lần tháng mưa ít Sự phân phối mưa trong năm rất không đồng đều, đó là điềukhông thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp

III Phân tích lượng mưa thời đoạn lưu vực sông Trà Khúc- Vệ.

1 Mưa một ngày lớn nhất.

Qua số liệu thống kê lượng mưa của các trạm lưu vực Trà Khúc – Vệ, xác định đượclượng mưa và thời điểm mưa 1 ngày max đối với từng trạm Kết quả được thể hiện dướibảng sau:

Bảng 12: Lượng mưa một ngày lớn nhất của các trạm và thời điểm xuất hiện

STT Tên trạm Lượng mưa Ngày xuất

1 Giá Vực 723.2 3/12/1986

24/11/1993

18/11/1987

19/11/1987

19/11/1987

19/11/1987

19/11/1987

Lượng mưa một ngày lớn nhất của lưu vực là 723.2 mm( trạm Giá Vực) Đối với cáctrạm khác cũng có lượng mưa ngày lớn nhất từ 300- 600 (mm)

Các tham số thống kê và lượng mưa 1 ngày lớn nhất ứng với các tần suất thiết kế cáctrạm trên lưu vực sông Trà Khúc – Vệ

Bảng 13: Các tham số thống kê và X1 ngày lớn nhất ứng với các tần suất thiết kế

484.1

5 443.72 386.19 338.12 283.63Giá Vực 334.03 0.54 1.11 982.49 892.2 800.09 674.23 574.18 467.01

Mộ Đức 181.38 0.45 1.41 495.3

448.6

3 401.62 338.53 289.51 238.42

Ba Tơ 281.07 0.5 1.23 800.63 726.2 650.84 548.51 467.94 382.58

8Sơn Giang 296.91 0.28 0.64 561.18

528.7

2 494.8 446.89 407.21 362.66Quảng Ngãi 203.5 0.5 0.51 514.83

478.1

5 439.53 384.4 338.14 285.47Sơn Hà 244.36 0.51 1.82 763.64

Bảng 14: Lượng mưa các thời đoạn ngắn (mm)Quảng

Ngãi

SơnGiang

SơnHà

GiáVực

AnChỉ

MộĐức Ba Tơ

TràKhúc

1 ngày max 429.2 677.2 578 723.2 599.2 433 639.5 531

3 ngày max 602.2 1598.4 924 1227.7 770.9 597 1694.8 668.8

5 ngày max 792.3 1800.5 1010.5 1298.2 778.1 682 2000.2 744

7 ngày max 913.9 1908.8 1052 1339.3 905.9 717 2155.5 857.1

Hình 11 : Biểu đồ lượng mưa ngày lớn nhất các trạm lưu vực sông Trà Khúc- Vệ

Qua tính toán thống kê tài liệu mưa thực đo tại các trạm trong và lân cận vùngnghiên cứu cho thấy thời gian mưa của các trận mưa lớn thường kéo dài từ 3 đến 5 ngày

1, 3, 5, 7 ngày liên tục thường tập trung vào tháng X và tháng XI là thời gian thường bịảnh hưởng của bão, áp thấp nhiệt đới và các đợt không khí lạnh Lượng mưa 1 ngày cóthể đạt trên 700 mm ngày Lượng mưa ngày lớn nhất đo được đạt 723,2 mm ngày3/XII/1986 tại Giá Vực, ngày 19/XI/1987 đã gây mưa rất lớn ở vùng hạ du như tại QuảngNgãi đạt 429,2 mm, Trà Khúc 513 mm, An chỉ 599,7 mm

IV Xây dựng đường đẳng trị mưa cho lưu vực sông Trà Khúc – Vệ.

1 Phương pháp nghiên cứu.

Từ số liệu mưa ngày max, mưa tháng trung bình nhiều năm, lượng mưa năm đã tínhtoán của các trạm, tọa độ các trạm trên phạm vi nghiên cứu và mạng lưới sông, thực hiệnnội suy ra đường đẳng trị mưa ứng với mỗi thời đoạn nhờ công cụ hỗ trợ ArcGIS làSpatial Analysis Tools – IDW

2 Kết quả

Sau khi thực hiện nội suy, dưới đây là các đường đẳng trị ứng với lượng mưa ngàylớn nhất, các tháng trung bình nhiều năm và lượng mưa năm trung bình năm

- Bản đồ đường đẳng trị cường độ mưa ngày lớn nhất.

Hình 12: Đường đẳng trị lượng mưa ngày lớn nhất lưu vực Trà Khúc- Vệ

Lượng mưa ngày lớn nhất trên lưu vực lên đến 723 mm ở Trạm Giá Vực ngày 3/12/1986

Hình 14: Đường đẳng trị cường độ mưa tháng I, II, III, IV lưu vực Trà Khúc- Vệ

Hình 15: Đường đẳng trị cường độ mưa tháng V, VI, VII, VII

Hình 16: Đường đẳng trị cường độ mưa tháng IX, X, XI, XII

Hình 17: : Đường đẳng trị cường độ mưa năm lưu vực Trà Khúc – Vệ

Để tính toán lượng mưa bình quân trên lưu vực có ba phương pháp điển hình: phươngpháp bình quân số học, phương pháp đa giác Theissen và phương pháp đường đẳng trị

mưa Trong bài này, sẽ thực hiện tính toán lượng mưa bình quân trên lưu vực theophương pháp đường đẳng trị.

Lượng mưa bình quân lưu vực được tính theo công thức:

( chỗ suy ra thì m ghi => rồi cái chỗ bôi đỏ ấy)

KẾT LUẬN

Với thời gian và kiến thức có hạn, trong báo cáo nghiên cứu này Sinh viên đã thựchiện được các nội dung sau:

Như vậy, nhìn chung trong lưu vực lượng mưa có xu hướng giảm dần từ Bắc vào Nam

và từ Tây sang Đông Theo thời gian, sự biến động của mưa năm ở vùng nghiên cứu khálớn Nguyên nhân là do khu vực này chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão và các nhiễu độngthời tiết từ biển Đông làm cho lượng mưa hàng năm không ổn định Theo chỉ tiêu phânmùa, mùa mưa từ tháng IX đến tháng XII chiếm từ 70% - 80% lượng mưa cả năm, mùakhô từ tháng I đến tháng VIII chiếm 30% - 35% tổng lượng mưa năm

Qua tính toán thống kê tài liệu mưa thực đo tại các trạm trong và lân cận vùng nghiêncứu cho thời gian mưa của các trận mưa lớn thường kéo dài từ 3 đến 5 ngày nhưng lượngmưa lớn nhất trong trận chỉ từ 1 đến 3 ngày

Đồng thời việc vẽ bản đồ đẳng trị mưa đánh giá được lượng mưa bình quân lưu vực.Việc đánh giá đặc điểm mưa là(=> suy ra chỗ này nha) tiền đề cho nghiên cứu khác về sựhình thành dòng chảy lũ trên lưu vực Để từ đó có những phân tích đánh giá sử dụnghiệu quả tài nguyên nước cũng như giảm thiểu những thiệt hại mà nguồn nước gây ra tớicác hoạt động phát triển kinh tế xã hội của vùng

Tài liệu tham khảo

Giáo trình “ Thủy văn công trình” nhà xuất bản lao động 2002Giáo trình “ Nguyên lí thủy văn” nhà xuất bản lao động 2001Hướng dẫn thực hành ArcGis