...Vu Thanh Long.pdf

3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO LŨ VÀ LƯU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về các phương pháp dự báo lũ 1.1.1 Tổng quan về các phương pháp dự báo lũ trên thế giới Trên thế gi

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 TS HOÀNG THỊ NGUYỆT MINH

2 TS ĐẶNG THANH MAI

HÀ NỘI - 2017

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn chính: TS Hoàng Thị Nguyệt Minh

Cán bộ hướng dẫn phụ: TS Đặng Thanh Mai

Cán bộ chấm phản biện 1: Nguyễn Hữu Khải

Cán bộ chấm phản biện 2: Nguyễn Viết Thi

Luận văn thạc sỹ được bảo vệ tại:

HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Ngày tháng năm 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu

sử dụng phân tích trong luận văn có nguồn gốc rõ ràng, đã công bố theo đúng quy định Các kết quả nghiên cứu trong luận văn chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với luận văn của mình

Người cam đoan

Vũ Thanh Long

Tôi xin tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đối với các thầy giáo, cô giáo đặc biệt là TS Hoàng Thị Nguyệt Minh và TS Đặng Thanh Mai đã trực tiếp tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho luận văn này

Xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo khoa Khí tượng, Thuỷ văn, Hải dương học, Lãnh đạo trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt công việc nghiên cứu khoa học của mình

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị công tác đã giúp

đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện Luận văn

TÁC GIẢ

Vũ Thanh Long

MỤC LỤC

Mục lục

Lời cam đoan….……… ………

Lời cảm ơn………

Mục lục………

Danh mục ký hiệu các chữ viết tắt……….……

Danh mục bảng biểu……… …………

Danh mục hình vẽ……….…………

MỞ ĐẦU………

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO LŨ VÀ LƯU VỰC NGHIÊN CỨU……….………

1.1 Tổng quan về các phương pháp dự báo lũ………….……… …… ……

1.1.1 Tổng quan về các phương pháp dự báo lũ trên thế giới ………….…

1.1.2 Tổng quan về các phương pháp dự báo lũ tại Việt Nam………….…

1.1.3 Tổng quan các mô hình toán thủy văn ứng dụng dự báo lũ…… ……

1.1.4 Các nghiên cứu liên quan tới dự báo lũ và vấn đề dự báo lũ thượng lưu sông Mã ……….… …

1.2 Đặc điểm mưa, lũ thượng lưu sông Mã……….……

1.2.1 Tổng quan về lưu vực sông Mã………

1.2.2 Đặc điểm mưa và lũ………

1.2.3 Các hình thế thời tiết gây mưa lớn thượng lưu sông Mã………

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Cơ sở phân tích, lựa chọn mô hình………

2.2 Lý do sử dụng mô hình MIKE - NAM dự báo lũ cho thượng lưu sông Mã………

2.3 Cơ sở lý thuyết của mô hình MIKE - NAM ……… ………

2.4 Cơ sở dữ liệu xây dựng bộ thông số trong mô hình…… ………

2.4.1 Cơ sở dữ liệu vận hành mô hình MIKE – NAM dự báo lũ thượng lưu sông Mã………

Trang

i

ii iii

iv

v

vi

01

03

03

03

06

08

16

21

21

29

29

32

32

32

34

42

42

2.4.2 Chỉ tiêu hiệu chỉnh và kiểm định mô hình……….………

2.4.3 Các chỉ tiêu đánh giá phương án dự báo thượng lưu sông Mã…….…

2.5 Kết luận chương 1 và 2………….………

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE - NAM TRONG DỰ BÁO LŨ TẠI THƯỢNG LƯU SÔNG MÃ… ………

3.1 Kết quả hiệu chỉnh mô hình MIKE - NAM ……….………

3.1.1 Kết quả hiệu chỉnh mô hình MIKE - NAM tại Xã Là các năm lũ lớn… 3.1.2 Kết quả hiệu chỉnh mô hình MIKE - NAM tại Xã Là các năm lũ trung bình………

3.1.3 Kết quả hiệu chỉnh mô hình MIKE - NAM tại Xã Là các năm lũ nhỏ……….….…

3.2 Kết quả kiểm định mô hình MIKE - NAM ……….…………

3.2.1 Kết quả kiểm định mô hình MIKE - NAM trận lũ lớn tại trạm Xã Là

3.2.2 Kết quả kiểm định mô hình MIKE - NAM trận lũ trung bình tại trạm Xã Là………

3.2.3 Kết quả kiểm định mô hình MIKE - NAM trận lũ nhỏ tại trạm Xã Là

3.2.4 Xây dựng tương quan giữa các đặc trưng lũ, lượng mưa trên lưu vực thượng lưu sông Mã……….……

3.3 Dự báo thử nghiệm lũ thượng lưu sông Mã cho các năm 2016 - 2017… 3.3.1 Dự báo thử nghiệm với mô hình MIKE - NAM………

3.3.2 Kết quả dự báo thử nghiệm tại Xã Là 2016 – 2017 bằng phương án dự báo truyền thống………

3.4 Phân tích, đánh giá kết quả phương án dự báo lũ thượng lưu sông Mã

3.5 Quy trình Dự báo nghiệp vụ……….…………

3.6 Kết luận chương 3……….………

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…….………

TÀI LIỆU THAM KHẢO……….……….…………

PHỤ LỤC 1……….………

PHỤ LỤC 2………

44

46

48

49

49

49

52

56

59

59

61

63

64

69

69

75

78

79

80

81

82

84

92

ITCZ Dải hội tụ nhiệt đới

BĐKH Biến đổi khí hậu

DEM Mô hình số độ cao (Digital Elevation Model)

ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long

NBD Nước biển dâng

GIS Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System) IPCC Ban liên chính phủ về

BĐKH (International Panel on Climate Change)

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Các phương pháp dự báo lũ tại các Đài KTTV khu vực Tây Bắc…

Bảng 1.2 Đặc trưng hình thái lưu vực sông ngòi lớn thuộc lưu vực sông Mã

Bảng 2.1 Các thông số chính và ngưỡng hiệu chỉnh của mô hình MIKE -

NAM ……… ………

Bảng 2.2 Diện tích các lưu vực sông Mã………

Bảng 2.3 Các trận lũ lựa chọn hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE -

NAM tại Xã Là ……….………

Bảng 2.4 Thông số mô hình MIKE - NAM……….……

Bảng 3.1 Số trạm mưa và hệ số trạm mưa ảnh hưởng đến lưu lượng trạm

Bảng 3.4 Đánh giá sai số đặc trưng lũ tại trạm Xã Là hai trận lũ hiệu chỉnh

cho năm lũ trung bình………

Bảng 3.5 Kết quả bộ thông số mô hình MIKE - NAM đối với trận lũ trung

Bảng 3.11 Kết quả tính toán mô phỏng đỉnh lũ từ phương trình hồi quy đa

Bảng 3.16 Đánh giá kết quả phương pháp tương quan biên độ mực nước và

lượng mưa bình quân lưu vực trong năm 2016 - 2017….……… ……

Bảng 3.17 Đánh giá kết quả phương pháp tương quan mực nước lớn nhất và

lượng mưa bình quân lưu vực trong năm 2016 - 2017………

Bảng 3.18 Đánh giá kết quả phương pháp phương trình hồi quy đa biến

trong năm 2016 - 2017………

Bảng 3.19 So sánh kết quả đánh giá phương án truyền thống và mô hình

NAM dự báo thử nghiệm mùa lũ 2016 - 2017………

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Các phương pháp dự báo lũ………

Hình 1.2 Bản đồ lưu vực sông Mã………

Hình 2.1 Sơ đồ nghiên cứu……… ………

Hình 2.2 Cấu trúc của mô hình MIKE - NAM ………

Hình 2.3 Mô hình nhận thức của mô hình MIKE-NAM………

Hình 3.1 Kết quả hiệu chỉnh mô hình MIKE - NAM tại trạm Xã Là trận lũ ngày 18-28/7/2011………

Hình 3.2 Kết quả hiệu chỉnh mô hình MIKE - NAM tại trạm Xã Là trận lũ ngày 31/7-06/8/2015……….…….………

Hình 3.3 Đường lũy tích tổng lượng lũ mô hình MIKE - NAM tại trạm Xã Là trận lũ ngày 18-28/7/2011………….………

Hình 3.4 Đường lũy tích tổng lượng lũ mô hình MIKE - NAM tại trạm Xã Là trận lũ ngày 31/7-06/8/2015……….………

Hình 3.5 Kết quả hiệu chỉnh mô hình MIKE - NAM tại trạm Xã Là trận lũ ngày 26/7-05/8/2013……….……… ………

Hình 3.6 Kết quả hiệu chỉnh mô hình MIKE - NAM tại trạm Xã Là trận lũ ngày 03-11/9/2013……….………

Hình 3.7 Đường lũy tích tổng lượng lũ mô hình MIKE - NAM tại trạm Xã Là trận lũ ngày 26/7-05/8/2013……….… ………

Hình 3.8 Đường lũy tích tổng lượng lũ mô hình MIKE - NAM tại trạm Xã Là trận lũ ngày 03-11/9/2013……….………

Hình 3.9 Kết quả hiệu chỉnh mô hình MIKE - NAM tại trạm Xã Là trận lũ ngày 09-15/10/2015……… ………

Hình 3.10 Kết quả hiệu chỉnh mô hình MIKE - NAM tại trạm Xã Là trận lũ ngày 24/5-06/6/2012……….………

Hình 3.11 Đường lũy tích tổng lượng lũ mô hình MIKE - NAM tại trạm Xã Là trận lũ ngày 24/5-06/6/2012……….……

Hình 3.12 Đường lũy tích tổng lượng lũ mô hình MIKE - NAM tại trạm Xã Là trận lũ ngày 09-15/10/2015……… ………

Trang

04

26

34

35

37

50

50

51

52

53

53

55

55

56

57

57

58

Hình 3.13 Kết quả kiểm đinh mô hình MIKE - NAM tại trạm Xã Là trận lũ

Hình 3.19 Biểu đồ tương quan mực nước lớn nhất trạm Xã Là và Xtblv…

Hình 3.20 Biểu đồ tương biên độ mực nước lũ trạm Xã Là và Xtblv……

Hình 3.21 Kết quả thử nghiệm mô hình MIKE - NAM tại Xã Là trận lũ

và của cho nhân dân các vùng ven sông đặc biệt là vùng hạ du sông Mã

Việc nghiên cứu và lập ra các phương án dự báo, cảnh báo lũ cho sông

Mã đang là một nhu cầu hết sức cấp thiết Để hạn chế sự thiệt hại về người và của cho nhân dân vùng lũ lụt cũng như phục vụ các yêu cầu về phát triển kinh tế

xã hội nhất là trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước và đô thị hoá phát triển tốc độ cao như hiện nay

Trong thời gian qua đã có nhiều mô hình nghiên cứu dòng chảy lũ phục

vụ phòng chống thiên tai được áp dụng

Trong xu thế phát triển của công nghệ thông tin, các mô hình toán thủy văn đã được ứng dụng rất phổ biến Đồng thời gần đây, các mô hình khí hậu toàn cầu cung cấp các sản phẩm dự báo định lượng mưa tạo đầu vào cho các mô hình thủy văn đã mang lại hiệu quả cao trong tính toán dự báo thủy văn Mô hình toán thủy văn được thiết lập và ứng dụng trong nghiệp vụ sẽ là công cũ hữu ích nhằm nâng cao khả năng cảnh báo, dự báo sớm các đợt lũ, mang lại hiệu quả

rõ rệt trong công tác dự báo lũ phục vụ địa phương

Vì vậy, để giảm nhẹ thiệt hại do lũ lụt gây ra, tăng cường hiệu quả kinh tế

- xã hội trên khu vực thượng lưu sông Mã tôi đã đề tài “Nghiên cứu ứng dụng

mô hình MIKE - NAM dự báo lũ cho thượng lưu sông Mã”

2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu

Ứng dụng mô hình MIKE - NAM xây dựng công cụ dự báo lũ cho thượng lưu sông Mã tại trạm thủy văn Xã Là phục vụ phòng chống thiên tai ở địa phương

3 Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp chuyên gia: Trao đổi, học tập, lấy ý kiến từ các chuyên gia

về phương pháp đánh giá, tính toán để xây dựng phương án dự báo lũ

- Phương pháp mô hình: Áp dụng mô hình dự báo thủy văn MIKE - NAM, để tính toán dự báo lũ cho lưu vực nghiên cứu

4 Cơ sở khoa học và ý nghĩa thực tiễn

Với hiện trạng dự báo tại Đài KTTV khu vực Tây Bắc hiện nay, lần đầu tiên mô hình NAM được nghiên cứu dự báo lũ thượng nguồn sông Mã nhằm nâng cao hiệu quả công tác phòng chống thiên tai tại địa phương Kết quả nghiên cứu là cơ sở để phòng Dự báo có thể áp dụng vào dự báo tác nghiệp và là căn cứ quan trọng giúp chính quyền địa phương ra các chính sách ứng phó với thiên tai lũ nhằm giảm nhẹ các tác động của chúng

5 Cấu trúc luận văn

Luận văn ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, được bố cục thành 03 chương như sau:

Chương 1: Tổng quan về dự báo lũ và lưu vực nghiên cứu

Chương 2: Cơ sở dữ liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Kết quả ứng dụng mô hình MIKE – NAM trong dự báo lũ tại thượng lưu sông Mã

3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO LŨ

VÀ LƯU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về các phương pháp dự báo lũ

1.1.1 Tổng quan về các phương pháp dự báo lũ trên thế giới

Trên thế giới, công nghệ dự báo lũ trên sông đã được phát triển từ rất lâu với các phương pháp dự báo ngày càng được hoàn thiện, nhất là khi công nghệ tin học và tốc độ xử lý thông tin của máy tính đã đạt được những thành tựu to lớn với các thế hệ máy tính mới liên tiếp xuất hiện Các phương pháp dự báo lũ trên các lưu vực sông trên thế giới (Hình 1.1) có thể phân ra hai loại như sau:

a) Phương pháp thống kê

- Phương pháp phân tích tương quan

Phân tích tương quan là một phương pháp giản đơn để dự báo dòng chảy trên sông với nội dung chính là xây dựng mối quan hệ đa biến giữa yếu tố dòng chảy cần dự báo với các nhân tố khí hậu hoặc ngay các yếu tố dòng chảy với nhau

- Phương pháp xác suất thống kê

Cơ sở của phương pháp xác suất thống kê dựa trên đặc tính chất ngẫu nhiên của các đại lượng dòng chảy Mức độ xảy ra về mặt định lượng của chúng theo không gian và thời gian tuân theo các quy luật ngẫu nhiên Cho nên khi áp dụng phương pháp thống kê người ta có thể xác định được mối quan hệ, sự xuất hiện cũng như tần suất xuất hiện của dòng chảy về định lượng theo không gian và thời gian qua các tham số thống kê cơ bản Đó là việc xác định khả năng xảy ra trong tương lai của các giá trị đó với một tần suất nào đó

Bên cạnh ưu điểm dễ sử dụng, để có thể áp dụng được các mô hình thống

kê, hệ số phân tích của phương trình tương quan yêu cầu phải cao và chuỗi số liệu xây dựng phương trình phân tích tương quan phải đủ dài

4

Hình 1.1 Các phương pháp dự báo lũ

b) Phương pháp mô hình toán

Mô hình toán thủy văn là mô hình hóa hệ thống thủy văn dưới dạng toán học Mối liên hệ định lượng giữa các đặc trưng của dòng chảy và các yếu tố hình thành dòng chảy được mô tả bằng một hệ phương trình liên kết giữa các biến vào, ra của hệ thống Các biến này có thể là hàm của thời gian và không gian và cũng có thể là các biến ngẫu nhiên được mô tả bằng các phân bố xác suất

Từ những năm 1990, các mô hình thời tiết số trị đã được nghiên cứu và hoàn thiện phát Trong những năm đầu của thế kỷ XXI, các mô hình NWP được nghiên cứu và phát triển trở thành các mô hình dự báo khí hậu toàn cầu Các kết quả này được ứng dụng tạo đầu vào cho các mô hình thủy văn, nâng cao thời gian dự kiến dự báo lũ

Cuối những năm 1970 một công nghệ mới ra đời và phát triển mạnh từ cuối năm 1990 Công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý GIS mang lại

5

sức mạnh mới trong việc thu thập, phân tích, đánh giá cũng như dự báo, cảnh báo lũ lớn và hạn hán trên lãnh thổ Hệ thống ra đa, vệ tinh đã và đang thực sự thay đổi phương thức thu nhận thông tin trong công tác phòng chống bão - lũ Phương pháp ứng dụng phân tích các ảnh viễn thám đã giúp cho việc giám sát trước các đợt lũ lớn và đặc biệt lớn ảnh hưởng nghiêm trọng và nguy cơ hạn hán trước một thời gian dài trên diện rộng không giới hạn các biên giới quốc gia

Một số công nghệ dự báo lũ trên thế giới:

1-Tại Nhật Bản:

Sử dụng số liệu mưa bề mặt cùng các số liệu ước lượng mưa từ vệ tinh để cảnh báo khả năng hay xác suất xảy ra lũ trên các sông lớn toàn cầu (IFNet) khi lượng mưa đã rơi vượt ngưỡng giới hạn mưa hiệu quả sinh lũ được xác định trước cho từng lưu vực Hệ thống này chưa tính tới điều kiện mặt đệm lưu vực, ảnh hưởng của địa hình, tình trạng ẩm, hiện trạng lũ của lưu vực nên độ chính xác không cao, chỉ có tính cảnh báo xác suất có khả năng xảy ra lũ trên lưu vực sông lớn

2-Tại Vương quốc Anh:

Hệ thống cảnh báo tiên tiến phục vụ dự báo lũ nghiệp vụ phát triển và sử dụng nghiệp vụ tại Văn phòng thời tiết Anh cảnh báo lũ cho vực sông Thames

Số liệu đầu vào vận hành các mô hình toán thủy văn là các dữ liệu mưa từ mô hình số trị, ước lượng mưa vệ tinh

3-Tại Cộng hòa Pháp:

Hệ thống cảnh báo lũ sớm ở Pháp dựa vào việc ứng dụng mô hình thủy văn thông số phân bố MARINE kết nối dự báo mưa cực ngắn và sản phẩm dự báo mưa số trị

4-Tại Hoa Kỳ

Hoa Kỳ là quốc gia phát triển nhất thế giới về khí tượng thủy văn, các thông tin dự báo về tài nguyên nước, cảnh báo hạn hán tại các lưu vực sông trên toàn quốc được cập nhật thường xuyên và đưa lên các website của Trung tâm

Dự báo Khí tượng Quốc Gia, thuộc Cục Quản lý khí quyển và Đại Dương Hoa

6

Kỳ (NOAA) Toàn Hoa Kỳ có 13 trung tâm dự báo thủy văn thuộc các bang dựa vào các đường biên lưu vực, trong đó cơ quan trung ương phụ trách chung là trung tâm khí tượng quốc gia

1.1.2 Tổng quan về các phương pháp dự báo lũ tại Việt Nam

Lũ là một trong các loại thiên tai nguy hiểm có sức tàn phá lớn, gây ảnh hưởng và thiệt hại lớn đến cuộc sống của người dân cũng như các hoạt động xã hội khác Lũ trên các sông suối miền núi diễn ra nhanh, thời gian truyền lũ và hình thành lũ trên các lưu vực sông chỉ kéo dài trong khoảng 6-18 giờ Công tác

dự báo lũ đóng vai trò quan trọng nhằm cung cấp các thông tin kịp thời về khả năng xuất hiện mực nước lũ, thời gian xuất hiện đỉnh lũ,… nhằm giúp cho cơ quan quản lý phòng chống thiên tai hiệu quả Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương và các Đài KTTV khu vực có trách nhiệm thực hiện các bản tin dự báo, cảnh báo lũ Các phương pháp dự báo lũ đã và đang được sử dụng trên các hệ thống sông tại Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương có thể kể đến như:

a) Phương pháp phân tích thống kê

Bản chất của phương pháp phân tích thống kê là sử dụng các phương trình hồi quy tuyến tính và các biểu đồ quan hệ để thiết lập mối quan hệ giữa yếu tố dự báo với các yếu tố khác, điển hình là sử dụng các phương trình hồi quy và phương pháp mực nước tương ứng Phương pháp này được chia ra các nhóm sau:

1- Phương pháp phân tích tương tự

Đó là phương pháp dựa trên sự phân biệt hình thế thời tiết tương tự nguyên nhân gây lũ để phân tích, cảnh báo lũ Chọn những hình thế thời tiết tương tự về đặc trưng các hệ thống thời tiết đã dự báo như vị trí đổ bộ của bão, cấp gió, không khí lạnh và các nhiễu động khác, về thời gian xuất hiện, chế độ

ẩm, nhiệt Dựa vào những hình thế thời tiết tương tự dự báo đỉnh lũ theo năm tương tự

2- Phương pháp lập tương quan giữa đỉnh lũ và mưa

7

Đó là phương pháp dựa trên việc xây dựng các quan hệ giữa tổng lượng mưa lưu vực với đỉnh lũ hoặc biên độ lũ tại vị trí cảnh báo, có xét đến các nhân

tố ảnh hưởng như thời gian mưa, cường độ mưa, mực nước chân lũ, tổng lượng

lũ tuyến trên, lượng gia nhập khu giữa Nhược điểm của phương pháp là thời gian dự kiến ngắn, thường chỉ 6 đến 12 giờ

3- Phương pháp dự báo mực nước (lưu lượng) tương ứng

Phương pháp này dựa vào bản chất quá trình truyền lũ ở đoạn sông Trong

kỹ thuật tác nghiệp thường sử dụng quan hệ dạng đồ giải giữa mực nước trạm trên và mực nước trạm dưới tương ứng với thời gian truyền lũ từ trạm trên về trạm dưới, đôi khi xét tới tác động của gia nhập khu giữa và lượng trữ của đoạn sông đến mực nước lũ của trạm dưới

b) Phương pháp mô hình toán

Từ năm 1980, các mô hình toán thủy văn như mưa rào dòng chảy, mô hình thủy lực được ứng dụng nhiều trong bài toán dự báo Ban đầu, các mô hình này được sử dụng dự báo hạn ngắn sau đó phát triển dần thành các mô hình dự báo hạn vừa 5-10 ngày với đầu vào là các trường mưa dự báo định lượng từ các

mô hình thời tiết số trị cho phép kéo dài thời gian dự kiến và cung cấp các thông tin dự báo chi tiết theo các bước thời gian yêu cầu

Có nhiều mô hình được ứng dụng nhưng chủ yếu là các mô hình tiêu biểu như: mô hình thủy văn thông số tập trung như TANK (Nhật Bản), NAM (Đan Mạch) được ứng dụng từ sớm trên các lưu vực sông, mô hình FIRR tính toán mưa rào dòng chảy dựa trên hàm tích phân Duhamel, các mô hình thủy văn thông số phân bố MARINE (Pháp), WETSPA (Bỉ) và các mô hình thủy lực tiên tiến như HECRAS, bộ mô hình MIKE 11

Hiện nay, các mô hình TANK, NAM, MIKE11 là các mô hình đang được Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương sử dụng để dự báo lũ cho hầu hết các lưu vực sông trên toàn quốc

8

Tại Đài KTTV khu vực Tây Bắc, các điểm dự báo thuộc khu vực Tây Bắc hầu hết đều ở vị trí thượng nguồn các sông hoặc trên các sông nhỏ với địa hình dốc, dòng chảy tập trung nhanh mỗi khi mưa lớn xuất hiện, cường suất lũ lên rất nhanh Tuy nhiên, các mô hình toán chưa được ứng dụng nhiều trong dự báo, cảnh báo lũ Các phương án dự báo lũ chủ yếu được thực hiện theo các phương pháp truyền thống sử dụng các biểu đồ phân tích tương quan mưa và đỉnh lũ kết hợp với kinh nghiệm dự báo

Bảng 1.1 Các phương pháp dự báo lũ tại các Đài KTTV khu vực Tây Bắc

Lưu vực sông Vị trí trạm Phương pháp dự báo

1 Lai Châu Đà Mường Tè Tương quan mực nước và mưa

2 Điện Biên Đà Mường Lay Tương quan mực nước và mưa

3 Sơn La Đà Tạ Bú Tương quan mực nước và mưa

4 Sơn La Đà Xã Là Tương quan mực nước và mưa

5 Sơn La Nậm Pàn Hát Lót Tương quan mực nước và mưa

6 Hòa Bình Đà Hòa bình Tương quan mực nước và mưa

1.1.3 Tổng quan các mô hình toán thủy văn ứng dụng dự báo lũ

Mô hình toán thủy văn được phân loại là dựa trên cơ sở xem xét sự phân

bố của các biến vào, biến ra của hệ thống trong trường không gian và thời gian

Mô hình toán thủy văn được phân thành hai loại:

- Mô hình thông số tập trung

Khi bỏ qua sự thay đổi theo không gian của các đặc trưng lưu vực hoặc dòng sông, khi đó dòng chảy được tính toán như một hàm của thời gian tại một

vị trí riêng biệt nào đó thì người ta gọi loại này là mô hình thông số tập trung

Từ những khái niệm vật lý này sẽ xây dựng cấu trúc của mô hình được

mô tả bằng các thông số đặc trưng của lưu vực Giới hạn biến đổi của các thông

số cùng với giá trị ban đầu của chúng xuất phát từ ý nghĩa vật lý Sau đó theo tài

- Mô hình thông số phân bố

Dòng chảy được coi là hàm của thời gian và không gian trên toàn hệ thống, tức là người ta xem diễn biến dòng chảy tại các vị trí khác nhau trong không gian Trên cơ sở phân tích các hiện tượng vật lý tạo nên quá trình hình thành dòng chảy để xây dựng những quy luật tương ứng, được biểu diễn dưới dạng các phương trình, các biểu thức toán học dựa trên 3 quy luật chung của vật

lý là:

- Bảo toàn vật chất (phương trình liên tục);

- Bảo toàn năng lượng (phương trình cân bằng động lực hay phương trình chuyển động);

- Bảo toàn động lượng (phương trình động lượng)

Từ năm 1980, các mô hình mưa rào dòng chảy được ứng dụng nhiều trong dự báo thủy văn Ban đầu, các mô hình này được sử dụng dự báo hạn ngắn sau đó phát triển dần thành các mô hình dự báo hạn vừa 5-10 ngày với đầu vào

là các trường mưa dự báo trung hạn cho phép dự báo quá trình biến đổi của dòng chảy,mực nước trong sông

Một số phương pháp được ứng dụng ở Việt Nam gồm:

a) Mô hình thông số tập trung

1- Mô hình SSARR

10

Đây là một mô hình thủy văn tổng hợp dòng chảy và điều hành hồ chứa,

mô hình trình bày chu trình chuyển động tuần hoàn của nước trên lưu vực trong

đó dòng chảy được tổng từ mưa và được diễn toán qua hệ thống sông ngòi thuộc lưu vực Mô hình gồm 3 thành phần:

- Mô hình lưu vực: Mô phỏng quá trình biến đổi mưa trên bề mặt thành quá trình dòng chảy tại cửa ra của lưu vực Lưu vực hệ thống sông trước hết phải được phân chia thành các lưu vực bộ phận tương đối đồng nhất về mặt hình thành dòng chảy Với đặc điểm này, mô hình SSARR có thể tính toán lượng dòng chảy gia nhập khu giữa trên những đoạn sông thiếu tài liệu đo đạc

- Mô hình hệ thống sông: Mô phỏng quá trình chuyển động nước trong lòng dẫn trên từng đoạn sông, từ tuyến trên xuống tuyến dưới

+ Mô hình điều tiết hồ chứa: Mô phỏng quá trình điều tiết qua hồ chứa của hệ thống có các hồ chứa Đầu vào là quá trình dòng chảy đến hồ, đầu ra là quá trình xả từ hồ chứa và thay đổi mực nước hồ

2- Mô hình TANK

Mô hình TANK là mô hình thông số tập trung ra đời năm 1956 tại Nhật bản, tác giả M.Sugawara Từ đó đến này mô hình đã được hoàn thiện dần và ứng dụng rộng rãi nhiều nơi trên thế giới Mô hình TANK thuộc loại mô hình quan niệm

Ở Việt Nam rất nhiều cơ quan nghiên cứu ứng dụng như: Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia, Viện Quy hoạch Thuỷ lợi, Trường Đại học Thuỷ lợi, Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội

Mô hình TANK là một loạt mô hình “bể chứa”, mỗi bể chứa được hoạt động như một bể thực thụ mô tả quá trình trữ nước và trao đổi nước của các tầng đất chứa nước Lưu vực được diễn tả như một chuỗi các bể sắp xếp theo hai phương thẳng đứng và nằm ngang Mỗi bể có một cửa ra ở đáy và một cửa ra ở thành bên Các cửa ra tạo ra các thành phần dòng chảy theo phương ngang tập trung ra lưới sông về tuyến cửa ra Các cửa ra ở đáy dùng để phản ánh các

11

chuyển động của dòng chảy theo chiều thẳng đứng trong các tầng đất Thông số

cơ bản của mô hình là các hệ số cửa ra ở đáy và thành bên Mô hình có hai dạng cấu trúc đơn và kép

3- Mô hình NAM

Mô hình thủy văn NAM là mô hình thông số tập trung mô phỏng quá trình mưa - dòng chảy xảy ra tại phạm vi lưu vực sông NAM là một mô đun mưa - dòng chảy của hệ thống mô hình sông MIKE 11 Mô hình thủy văn NAM

là một bộ biểu thức toán học kết nối mô tả bằng hình thức toán học đơn giản có xét đến cả quá trình tổn thất thấm qua đất trong chu trình thủy văn Mô hình xét đến các yếu tố khác nhau trong quá trình mưa - dòng chảy dựa trên tính liên tục các thành phần của nước trong bốn dạng trữ khác nhau và tương tác nhau Mỗi dạng trữ thể hiện một thành phần vật lý khác nhau của lưu vực sông nhỏ.Mô hình có thể sử dụng cho việc thiết lập một loạt mô hình thủy văn liên tục hoặc

mô phỏng những sự kiện riêng lẻ

Mô hình NAM là một công cụ kỹ thuật tốt, đã được áp dụng cho một số lưu vực sông nhỏ trên thế giới, với các hiện tượng thủy văn và điều kiện khí hậu khác nhau Đây là mô hình quan niệm dựa trên phương trình và cấu trúc vật lý cùng với cấu trúc bán kinh nghiệm Mô hình NAM xử lý mỗi một lưu vực như

là một đơn vị riêng lẻ Do đó, tham số và biến số thể hiện giá trị trung bình cho toàn lưu vực Một vài tham số mô hình được xác định từ dữ liệu lưu vực vật lý nhưng giá trị tham số cuối cùng phải được tiến hành bằng cách thẩm định với chuỗi quan trắc thực đo

4- Mô hình HEC-HMS

Mô hình toán thuỷ văn thông số tập trung HEC - HMS (HMS - Hydrologic Modeling System) của Hiệp hội các Kỹ sư quân sự Hoa Kỳ là thế hệ phần mềm kế tiếp về tính toán mưa rào - dòng chảy được thay thế cho mô hình HEC -1 Các đặc trưng vật lý của khu vực và của sông được miêu tả trong mô hình lưu vực Các yếu tố thủy văn như: lưu vực bộ phận, đoạn sông, hợp lưu,

12

phân lưu, hồ chứa, nguồn, hồ, đầm được gắn kết trong một hệ thống mạng lưới

để tính toán quá trình dòng chảy

b) Mô hình thông số phân bố

1- Mô hình TOPMODEL

Mô hình TOP (Topography Model) do giáo sư Mike Kirkby thuộc truờng Ðại học Ðịa lý Leeds phát triển vào năm 1974 duới sự bảo trợ của Hội dồng nghiên cứu môi truờng thiên nhiên Vương quốc Anh Năm 1975, Keith Beven bắt đầu xây dựng mô hình TOPMODEL bằng ngôn ngữ Fortran IV Mô hình thông số phân bố TOP là mô hình nhận thức mưa - dòng chảy Hai thành phần được sử dụng trong mô hình nhận thức mưa - dòng chảy: Sự cân bằng nước trong tầng đất và sự vận chuyển nước tới cửa ra của lưu vực Sự cân bằng nước trong tầng đất là thành phần quan trọng nhất trong việc biểu thị đặc điểm và cấu tạo mô hình Thành phần vận chuyển nước nói chung được chia thành hai giai đoạn: đầu tiên là sự vận chuyển nước từ các sườn dốc tới các mạng lưới kênh tiêu nước và sau đó là sự vận chuyển nước từ các mạng lưới kênh tiêu nước tới cửa ra của lưu vực Ở mô hình TOPMODEL cả hai thành phần dòng chảy mặt

và dòng chảy dưới đất được tạo ra trực tiếp trong suốt chiều dài của mạng luới kênh tiêu nước tại mỗi thời khoảng.Vì thế, nếu chỉ tính toán dòng chảy suờn dốc

là chưa đủ, thành phần vận chuyển nước ở mạng lưới kênh tiêu đóng một vai trò quan trọng

2- Mô hình MARINE

Mô hình thuỷ văn MARINE do Viện Cơ học chất lỏng Toulouse (Pháp) xây dựng là mô hình có thông số phân bố, toàn bộ lưu vực nghiên cứu được chia thành các ô lưới vuông có kích cỡ bằng nhau Mô hình tính toán dòng chảy dựa trên phương trình bảo toàn khối lượng và phương thức thấm Green Ampt Mỗi ô lưới có thông số riêng, nhận một giá trị mưa và dòng chảy được hình thành trên từng ô Cuối cùng, mô hình MARINE liên kết các ô lưới lại với nhau theo hướng chảy tạo mạng sông và tính toán dòng chảy tại cửa ra của các lưu vực

là lưu lượng hay mực nước lũ tại bất kỳ một ô lưới nào (điểm nào) trên lưu vực chứ không phải hạn chế chỉ tại một vịtrí như các mô hình thủy văn thông số gộp đưa ra

c) Các mô hình thủy lực đang được trong dự báo ở Việt Nam

1- Mô hình SOGREAH

Sogreah là mô hình thuỷ lực do các chuyên gia Pháp dưới sự chỉ đạo của J.A.Cunge thiết lập Mô hình được thiết lập chính trên những đặc điểm riêng biệt của đồng bằng sông Cửu Long Về cấu trúc đây là mô hình thuỷ động lực học mô tả chuyển động nước trên mạng sông - kênh - ô đồng ruộng Nền tảng của mô hình là hệ Saint -Venant được giải bằng sơ đồ sai phân ẩn Nét độc đáo

là bài toán 2 chiều về chuyển động trên vùng ngập nước được biến thành bài toán 1 chiều bởi kỹ thuật mô phỏng chúng dưới dạng các ô ruộng liên kết với nhau và với hệ thống sông - kênh qua các công trình thuỷ lực giả định

2- Mô hình VRSAP

Mô hình VRSAP mà tiền thân của nó là mô hình KRSAL do cố GS.TS Nguyễn Như Khuê xây dựng, được sử dụng rộng rãi nhất ở nước ta trong vòng

14

30 năm trở lại đây Đây là bộ phần mềm được xem là đầu tiên trong tính toán thuỷ lực mạng kênh sông Mô hình toán VRSAP là mô hình thủy lực của dòng chảy một chiều trên hệ thống sông ngòi có nối với đồng ruộng và các khu chứa khác Dòng chảy trong các đoạn sông được mô tả bằng hệ phương trình Saint-Venant dạng đầy đủ, không bỏ bớt một vài số hạng như trong một số mô hình khác Dòng chảy qua các công trình được mô tả bằng các công thức thủy lực đã biết và được đưa về cùng một số hạng như phương trình của các đoạn sông Các khu chứa nước và các ô đồng ruộng trao đổi nước với sông và trao đổi nước với nhau qua các tràn hay cống điều tiết Do đó, mô hình đã chia các khu chứa và các ô đồng ruộng thành hai loại chính Loại kín trao đổi nước với sông qua cống điều tiết, loại hở trao đổi nước với sông qua tràn mặt hay trực tiếp gắn với sông như các khu chứa thông thường Mô hình VRSAP xét đến sự gia nhập của mưa trong tính toán thủy lực dòng chảy trong các hệ thống sông khi diễn toán lũ hay tính tiêu nước cho hệ thống thủy nông Mô hình cũng xét đến khả năng truyền mặn trên hệ thống sông và đồng ruộng Sơ đồ tính trong VRSAP là sơ đồ sai phân ẩn lưới chữ nhật có xét đến trọng số đối với các bước sai phân theo thời gian và không gian

3- Mô hình KOD

Cùng với mô hình VRSAP, mô hình KOD-01 và KOD-02 của GS.TSKH Nguyễn Ân Niên dùng để tính thuỷ lực dòng chảy hở một và hai chiều trên hệ thống sông có công trình điều tiết và đồng ruộng Đây là phần mềm dựa trên sơ

đồ sai phân hiện Hệ phương trình Saint-Venant được sử dụng ở dạng rút gọn

4- Mô hình ISIS

Mô hình ISIS là một bộ mô hình thuỷ động lực được xây dựng bởi tập đoàn công ty Halcrow và HR Wallingford, với nhiều mô đun tính toán khác nhau: thủy lực, chất lượng nước, bùn cát Trong đó, modun ISIS flow là môdun thủy lực mô phỏng: dòng chảy ổn định, dòng chảy không ổn định một chiều biến đổi chậm trong lòng dẫn hở, dòng chảy qua công trình thuỷ lực, chảy qua hồ chứa, chảy tràn bờ, chảy trên những vùng ngập lũ, mô phỏng quy trình hoạt

15

động của các cống, mô phỏng các biên thuỷ văn bằng mô hình mưa- dòng chảy Thuật toán của mô hình dựa theo cách giải hệ phương trình Saint Venant theo phương pháp sai phân hữu hạn với sơ đồ ẩn 4 điểm

5- Mô hình HEC RAS

Mô hình toán thuỷ lực HEC-RAS (HEC- River Analysis System) của hiệp hội các kỹ sư quân sự Hoa Kỳ là thế hệ phần mềm kế tiếp về mô hình phân tích

hệ thống sông được phát triển bằng giao diện trong Windows Mô hình được xây dựng dựa trên sự kết hợp của mô hình HEC-6 và hệ thống thông tin địa lý (GIS) với những cải tiến đáng kể so với HEC-6 về kỹ thuật tính toán và khoa học thuỷ văn Cũng như các mô hình khác, hệ phương trình Saint-Venant trong mô hình HEC-RAS bao gồm hệ hai phương trình: phương trình liên tục và phương trình động lượng

6- Mô hình MIKE 11

MIKE 11, 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 MIKE 11 là công

cụ lập mô hình động lực, một chiều trong kênh hở, bãi ven sông, vùng ngập lũ

và mô hình thân thiện với người sử dụng nhằm phân tích chi tiết, thiết kế, quản

lý và vận hành cho sông và hệ thống kênh dẫn đơn giản và phức tạp MIKE 11 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 quy hoạch

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

là hệ phương trình Saint Venant được viết ra 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 gồm hai phương trình là phương trình liên tục và phương trình động lượng: phương trình liên tục, phương trình động lượng

16

7- Mô hình TELEMAC 2D

Viện Điện Lực (EDF) của Pháp đã xây dựng phần mềm TELEMAC tính các bài toán thuỷ lực 1 và 2 chiều.TELEMAC-2D là phần mềm tính toán thủy lực 2 chiều, nằm trong hệ thống phần mềm TELEMAC TELEMAC-2D đã được kiểm nghiệm theo các tiêu chuẩn nghiêm ngặt của Châu âu về độ tin cậy; mô hình này đã được áp dụng tính toán rất nhiều nơi ở Cộng hòa Pháp và trên thế giới Tại Việt Nam, mô hình Telemac 2 D đã được nghiên cứu ứng dụng tính toán dòng chảy trên sông Hồng tại Viện Cơ học Việt Nam và sông Vu Gia Thu Bồn tại Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương

8- Mô hình IMECH-1D

Bộ chương trình tính toán thủy lực một chiều mở rộng do Viện Cơ học thiết lập không chỉ có khả năng tính toán quá trình lan truyền lũ trong mạng sông mà có cả khả năng tính toán quá trình ngập vùng lưu vực ngoài đê Vì bộ chương trình tính toán thuỷ lực được xây dựng với mục đích sử dụng cho vùng châu thổ của hệ thống sông Hồng - Thái Bình nên một số thuật toán được đề xuất để vượt qua các khó khăn nảy sinh do các đặc thù địa hình của vùng châu thổ này

1.1.4 Các nghiên cứu liên quan tới dự báo lũ và vấn đề dự báo lũ thượng lưu sông Mã

Trong những năm qua, nhiều công trình nghiên cứu về lĩnh vực dự báo lũ

đã được thực hiện thành công có thể kể tới như:

Đề tài “Nghiên cứu Xây dựng phương án dự báo hạn ngắn lũ miền Trung trên máy vi tính” (TS Đặng Ngọc Tĩnh, Đề tài NCKH Tổng cục khí

tượng thủy văn, năm 2001)

Thành quả: Đề tài là dựa trên cơ sở các tiến bộ kỹ thuật tin học (cả phần

cứng và phần mềm), chuyển hoá các kết quả nghiên cứu cơ bản, các phương án

dự báo thuỷ văn truyền thống và hiện đại thành các phần mềm trên máy vi tính nhằm hoàn thiện và khách quan hoá các phương án dự báo, giảm thời gian thao tác trong nghiệp vụ, giảm dần ảnh hưởng của các yếu tố chủ quan, nâng cao độ

17

chính xác, độ tin cậy của các phương án dự báo Các phương án để tin học hoá

là những phương án dự báo hạn ngắn lũ trên các sông miền Trung là phương pháp cảnh báo bằng nhận dạng tương tự với những trận lũ trong quá khứ, cảnh báo đỉnh lũ theo quan hệ với các yếu tố khí tượng, dự báo mực nước lũ theo các phương trình hồi quy nhiều biến, mực nước tương ứng hay quan hệ đỉnh lũ hoặc biện độ lũ với lượng mưa, mực nước chân lũ Các phương án này được cập nhật

và bổ sung theo chuỗi số liệu từ 1975 đến 1999 cho khu vực miền Trung

Hạn chế: Hiện nay, trên lưu vực sông miền Trung đã hình thành nhiều hồ

chứa lớn Do các trạm thủy văn bị tác động của điều tiết hồ chứa, nhiều phương pháp truyền thống không thể ứng dụng trong dự báo được

Đề tài “Nghiên cứu cơ sở khoa học cho giải pháp tổng thể dự báo phòng tránh lũ lụt đồng bẳng sông Hồng” (GS.TS Nguyễn Văn Điệp, Đề tài

NCKH cấp NN- KC-08-13, Viện Cơ Học, năm 2005)

Thành quả: Đề tài đã xây dựng công nghệ mô phỏng và dự báo lũ cho

toàn hệ thống sông Hồng với hệ thống các mô hình thủy văn, thủy lực, điều tiết

hồ Công nghệ phù hợp với Quy trình vận hành hồ Hòa Bình đang ban hành, đã gắn kết với GIS, với mô hình dự báo các biên triều và được áp dụng trong 3 mùa

lũ vừa qua Kết quả dự báo đã được Ban chỉ huy phòng chống lụt bão Trung

ương đánh giá rất cao

Hạn chế: Công nghệ chưa gắn kết với mô hình dự báo mưa và cần có biện

pháp hiệu chỉnh sai số dự báo mưa Mặt khác, đề tài chưa xem xét đầy đủ hệ

thống hồ chứa hỗn hợp đã hoạt động

Đề tài “Nghiên cứu xây dựng công nghệ dự báo lũ sông Đà phục vụ điều tiết hồ Hòa Bình trong công tác phòng chống lũ lụt” (TS Nguyễn Lan

Châu, Đề tài NCKHCN cấp Bộ, năm 2006)

Thành quả: Ứng dụng thành công mô hình thông số phân bố MARINE

vào dự báo dòng chảy lũ trên lưu vực sông Đà đến hồ Hòa Bình, mô hình TANK

dự báo lũ sông Lô, sông Thao và mô hình thủy lực IMECH-1D (do Viện cơ xây

18

dựng) dự báo lũ hạ lưu sông Hồng Hệ thống mô hình đã được sử dụng trong nghiệp vụ dự báo

Hạn chế: Hệ thống hồ chứa lớn Sơn La, Lai Châu, Tuyên Quang, Huội

Quảng- Bản Chát đã làm thay đổi chế độ thủy văn thủy lực trên lưu vực sông Hồng Hệ thống mô hình cần có những nghiên cứu bổ sung nhằm thích ứng với điều kiện mới

Đề tài “Xây dựng công nghệ tính toán dự báo lũ lớn trên hệ thống sông Hồng-Thái Bình” (TS Trần Thục, Đề tài NCKH cấp Bộ, năm 2005)

Thành quả: Đề tài đã ứng dụng đầu tiên bộ mô hình NAM-MIKE 11 của

DHI trong dự báo lũ lớn trên hệ thống sông Hồng trước 48 giờ

Hạn chế: Nghiên cứu của đề tài đã thực hiện từ lâu, chế độ thủy văn và

thủy lực trên sông Hồng có nhiều thay đổi, hệ thống hồ chưa hỗn hợp đã hình thành và đi vào hoạt động Mô hình chưa có các mô đun điều khiển hồ chứa Mạng lưới sông mô hình, các địa hình mặt cắt cũng như sự phân chia lưu vực tính toán dự báo dòng chảy lũ hình thành trên lưu vực cần được nghiên cứu bổ sung

Đề tài “Nghiên cứu Xây dựng công nghệ dự báo dòng chảy 5 ngày đến các hồ chứa lớn trên hệ thống sông Đà và sông Lô” (TS Nguyễn Viết Thi, Đề

tài NCKHCN cấp Bộ, năm 2008)

Thành quả: Đề tài đã ứng dụng bộ mô hình NAM-MIKE 11 dự báo dòng

chảy 5 ngày mùa lũ đến hồ chứa Hòa Bình trên sông Đà, Thác Bà trên sông Chảy và Tuyên Quang trên sông Lô

Hạn chế: Đề tài chỉ dự báo dòng chảy mùa lũ 5 ngày đến các hồ chứa lớn

trên thượng lưu sông Đà và sông Lô, không dự báo dòng chảy lũ trên sông Thao Dòng chảy tháng, dòng chảy 10 ngày chưa được nghiên cứu trong đề tài Thêm vào đó, hệ thống hồ chứa thượng nguồn hiện nay đã có thêm hồ Sơn La, Huội Quảng- Bản Chát, hệ thống mô hình dự báo cần được xây dựng lại

19

Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng số liệu vệ tinh, mưa dự báo số trị kết hợp số liệu bề mặt trong dự báo lũ hệ thống sông Hồng - Thái Bình” (TS

Đặng Ngọc Tĩnh, Đề tài NCKHCN cấp Bộ, năm 2010)

Thành quả: Đề tài có hướng tiếp cận mới sử dụng các sản phẩm ước

lượng mưa vệ tinhvà ứng dụng mô hình thủy văn thông số phân bố IFAS dự báo

lũ hạn ngắn trên sông Hồng Đây là mô hình có nhiều tính năng ưu việt, được xây dựng để có thể sử dụng số liệu đo mưa vệ tinh thay thế số liệu đo mưa mặt đất khi mạng lưới quan trắc mặt đất còn nghèo nàn, đặc biệt phù hợp để hỗ trợ các nước đang phát triển và thiếu số liệu quan trắc mặt đất như Việt Nam

Hạn chế: Do dữ liệu mưa vệ tinh chưa có sự hiệu chỉnh, chất lượng dự

báo mưa chưa cao đã ảnh hưởng tới kết quả của các mô hình thủy văn trong các trưởng hợp có mưa lớn diện rộng Bộ mô hình vận hành với thời gian dài yêu cầu máy tính cấu hình cao mới có thể rút ngắn thời gian trong dự báo tác nghiệp

Để tài “Nghiên cứu ứng dụng mô hình WETSPA và HECRAS mô phỏng, dự báo quá trình lũ trên hệ thống Thu Bồn - Vu Gia” (TS Đặng Thanh Mai, Đề tài NCKHCN cấp Bộ, năm 2009) và Đề tài "Nghiên cứu xây dựng hệ thống phân tích giám sát, cảnh báo và dự báo lũ, ngập lụt và hạn hán cho hệ thống sông Ba" TS Đặng Thanh Mai, Đề tài NCKHCN cấp Bộ,

năm 2014)

Thành quả: Đề tài đã đánh giá được chất lượng dự báo mưa của các mô

hình số trị và đưa ra các khuyến nghị, hiệu chỉnh kết quả dự báo mưa của mô hình số trị và đầu vào phù hợp với các loại hệ thống thời tiết gây mưa lớn

Hạn chế: Các kết quả đánh giá và các khuyến nghị mới ở mức tạm thời và

còn nhiều hạn chế do các mẫu số liệu của các mô hình số trị dùng để đánh giá chưa nhiều và phương pháp đánh giá chủ chủ yếu là định tính

Để tài “Nghiên cứu xây dựng công nghệ cảnh báo, dự báo lũ và cảnh báo ngập lụt cho các sông chính ở Quảng Bình, Quảng Trị” (ThS Vũ Đức

Long, Đề tài NCKHCN cấp Bộ, năm 2014)

20

Thành quả: Với nguồn số liệu đầu vào của hệ thống, tác giả đã lựa chọn

hệ thống SREPS được tạo ra bởi các mô hình WRFARW và WRFNMM với đầu vào từ 5 mô hình toàn cầu (GEM, GFS, GME, GSM, NOGAPS), tác giả xây dựng hệ thống dự báo lũ và cảnh báo ngập lụt cho các hệ thống sông Gianh, Kiến Giang, Bến Hải và Thạch Hãn Đây là những sông nhỏ và vừa với thời gian tập trung nước trên lưu vực khá nhanh, thời truyền lũ dưới 12 giờ và thời gian dự báo từ 12 đến 24 giờ Tác giả đã khuyến cáo cần đầu tư nghiên cứu các phương pháp đánh giá và hiệu chỉnh mưa dự báo số trị để sử dụng hiệu quả trong nghiệp vụ dự báo và cần có phương pháp tiền xử lý mưa dự báo để nâng cao chất lượng dự báo lũ

Hạn chế: Các kết quả đánh giá và các khuyến nghị chưa được thử nghiệm

trong nhiều năm, các mẫu kết quả dự báo mưa và phương án hiệu chỉnh dự báo mưa cần tiếp tục được nghiên cứu và thử nghiệm trong nghiệp vụ

Hiện nay, nhiều nghiên cứu dự báo lũ trên lưu vực sông Mã đã được thực hiện Tuy nhiên, các nghiên cứu dự báo cũng như thiết lập các mô hình dự báo trong các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào dự báo lũ phần hạ lưu sông Mã tại các điểm trạm thủy văn thuộc địa phận tỉnh Thanh Hóa và Nghệ An Vấn đề dự báo lũ thượng lưu sông Mã tại trạm Xã Là (thuộc tỉnh Sơn La) cũng như việc thiết lập các mô hình dự báo tại vùng thượng lưu này chưa được nghiên cứu sâu

Hàng năm trên lưu vực thượng lưu sông Mã xuất hiện từ 2-3 đợt lũ lớn gây ngập lụt nghiêm trọng vùng ven sông Trong những năm gần đây, khu vực thượng lưu sông Mã thuộc phần lãnh thổ phía Tây Bắc liên tục xuất hiện nhiều đợt mưa lũ đặc biệt lớn như năm 2005, 2007, 2008, 2010 gần đây là 2015 lũ đặc biệt lớn tại Xã Là thượng lưu sông Mã gây ngập lụt trên diện rộng vùng gây thiệt hại nặng nề về kinh tế xã hội Tại Đài KTTV khu vực Tây Bắc, phương án

dự báo lũ sông Mã vẫn chủ yếu được thực hiện theo các phương pháp truyền thống sử dụng các biểu đồ phân tích tương quan mưa và đỉnh lũ kết hợp với kinh nghiệm dự báo,các phương án dự báo lũ truyền thống bao gồm:

21

- Sử dụng biểu đồ quan hệ mưa bình quân lưu vực và đặc trưng dòng chảy

lũ như: biểu đồ quan hệ mưa bình quân lưu vực và mực nước đỉnh lũ, biểu đồ quan hệ mưa bình quân lưu vực và biên độ mực nước lũ

- Phương trình hồi quy đa biến giữa mưa bình quân lưu vực, mực nước đỉnh lũ, biên độ mực nước lũ

1.2 Đặc điểm mưa, lũ thượng lưu sông Mã

1.2.1 Tổng quan về lưu vực sông Mã

a) Vị trí địa lý

Lưu vực sông Mã nằm ở sườn phía Đông của dãy Trường Sơn thuộc vùng Bắc Trung Bộ, Trung Lào và Tây Bắc Bắc Bộ

- Phía Bắc giáp với lưu vực sông Đà, sông Bôi

- Phía Tây giáp với lưu vực sông Mê Kông

- Phía Nam giáp với lưu vực sông Hiếu, sông Yên

- Phía Đông giáp biển

Sông Mã bắt nguồn từ Tuần Giáo – Điện Biên chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam với chiều dài dòng chính 512 km, chiều rộng bình quân lưu vực 42km Hệ số hình dạng sông 0,17, hệ số uốn khúc 1,7 Hệ số không đối xứng của các lưu vực 0,7 Mật độ lưới sông 0,66 km/km2 Độ dốc bình quân lưu vực 17,6% Sông Mã có 39 phụ lưu lớn và 2 phân lưu Các phụ lưu phát triển đều trên lưu vực Mạng lưới sông Mã phát triển theo dạng cành cây phân bố đều trên

2 bờ tả và hữu Các chi lưu quan trọng của sông Mã là: Nậm Lệ, Suối Vạn Mai, sông Luồng, sông Lò, sông Bưởi, sông Cầu Chày, sông Hoạt, sông Chu

b) Địa hình

Trên lãnh thổ Việt Nam, trên phần thượng lưu ở phía tây của lưu vực có những núi cao trên 1.000 m như: Tây Trang (1.329 m), Sam Sao (1897 m), Nam Pa (1827 m), Pu Pan (2079 m); Pu Bô (1455 m); những dãy núi này tạo thành đường phân nước giữa sông Mã với sông Mê Công (nhánh sông Nậm U); phía tây bắc là vùng núi Pu Huổi Long (2179 m), phân chia lưu vực sông Mã với các lưu vực sông Nậm Mức và Nậm Rốm; phía đông nam cũng có những dãy

22

núi cao trên 1.000 m, như: Phu Ta Ma (1.801 m), Phu Tung (1.488 m), Phu Sang (1.518 m), Pha Luông (1.880 m), Đối Thôi (1.198 m, tạo thành đường phân nước giữa lưu vực sông Mã với lưu vực sông Đà; những dãy núi đá vôi ở phía đông nam phân chia sông Bưởi một nhánh của sông Mã, với sông Bôi một nhánh của sông Đáy; phía đông là Vịnh Bắc Bộ Như vậy, lưu vực hệ thống sông Mã nằm lọt vào giữa 2 dãy núi cao chạy song song theo hướng tây bắc-đông nam: Dãy núi phía trái kéo dài từ Tuần Giáo (tỉnh Điện Biên) đến Hồi Xuân (tỉnh Thanh Hoá), dãy núi phía phải nằm ở phía tây, cao hơn dãy núi phía trái, có độ cao từ 1800 m trở lên Đặc điểm nổi bật của địa hình trong lưu vực là địa hình cao nguyên, thể hiện rõ ở thượng lưu và trung lưu với địa hình mặt bằng chiếm ưu thế, độ cao tương đối không lớn, giảm dần theo hướng tây bắc-đông nam từ trên 1.000 m xuống 700 m và tới vùng đồi còn (200-300) m Nhìn chung, phần lớn địa hình trong lưu vực là đồi núi, phần đồng bằng không lớn, phân bố ở hạ lưu sông Mã - sông Chu Trong đồng bằng có một số núi cao khoảng (100-400) m

c) Địa chất, thổ nhưỡng

Lưu vực hệ thống sông Mã thuộc địa máng Việt-Lào Các hoạt động địa chất tương đối mạnh, nước biển đã tràn ngập và kéo dài cho đến cuối Đại Trung Sinh Trong lòng địa máng có những nền cổ nằm rải rác, so le nhau theo hướng tây bắc - đông nam Vào kỷ Đệ Tam, vận động tạo núi diễn ra mãnh liệt, tạo thành các dãy núi và thung lũng, rất sâu và dốc Vùng đồi núi được cấu tạo bởi các loại đá như: phiến thạch, sa thạch, Poóc-phia-vít và đá vôi Đới kiến tạo sông Mã là miền nâng cổ trước Đề Vôn bị đứt gãy rìa tách khỏi đới Mường Tè

và Điện Biên Đặc điểm chủ yếu là sự phát triển rộng rãi của trầm tích cổ Proterozoi bị tầng Pateozoi hạ phủ không chỉnh hợp lên trên Đường phương các khối kiến trúc móng và đường phương của lớp phủ gần nhau nhưng không trùng nhau Đới kiến tạo Thanh Hoá là một nếp lồi rộng, hơi không đối xứng Ở phần trung tâm của đới sông Mã, các trầm tích Proteozoi tạo thành một nếp lõm rộng, thoải, bị phức tạp hoá bởi các đứt gãy và các phá huỷ bổ sung nằm ở trục của

23

đới Phía nam hệ thống Proteozoi trúc sâu theo đứt gãy rìa xuống dưới các thành tạo Pateozoi - Mezozoi ở đồng bằng hạ du sau đó lại trồi lên ở ven biển Sầm Sơn Nếp lồi Thanh Hoá được tạo thành bở hệ tầng Paleozoi sớm Đông Sơn và

hệ tầng Proteozoi Nậm Cò Tàn tích Paleozoi hạ tạo thành các nếp uốn nhỏ dốc

có góc cắm 50- 700 Đường phương các nếp gấp bị thay đổi mạnh Đới sông

Mã phát triển nhiều đứt gãy theo một hệ phương tây bắc- đông nam và hệ phương phụ tây nam - đông bắc dọc theo dòng chính sông Mã, sông Chu, sông

Âm, sông Cầu Chày, sông Bưởi Đới sông Mã được ngăn cách với đới sông Bôi, sông Đà bằng dãy đá vôi Tam Điệp - Mai Châu Nhìn chung, đây là miền địa chất có ít biến động, các đứt gãy đều là đứt gãy cổ ổn định.[4]

Đất đai tỉnh Điện Biên phong phú, đa dạng với nhiều quá trình hình thành khác nhau Theo nguồn gốc phát sinh có thể chia thành 7 nhóm chính, đó là: Đất phù sa (12.622,13ha), đất đen vùng nhiệt đới (95,22 ha), đất đỏ vàng hay còn gọi

là đất Feralit (629.806,26ha), đất mùn – vàng đỏ trên núi (291.818,08ha), đất mùn Alít trên núi cao (1.136,35 ha), đất đỏ vàng biến đổi do trồng lúa nước (1.467,04 ha) và đất dốc tụ (1.460,64 ha)

Với trên 80% đất đai là đồi núi đã làm nổi bật vị trí quan trọng của nghề rừng trong phát triển kinh tế của tỉnh; có vai trò to lớn trong việc phòng hộ đầu nguồn, điều tiết nước, phòng hạn và chống lũ lụt cho đồng bằng Bắc Bộ Ven sông Đà, Nậm Pô, Nậm Lay, Sư Lư… có đất phù sa, nhưng tập trung lớn nhất là đất phù sa ven sông Nậm Rốm ở cánh đồng Mường Thanh Đất đen được hình thành trên những sản phẩm phong hoá của đá măcma trung tính và sản phẩm phong hoá của đá vôi tích lại ở các thung đá vôi Phân bố chủ yếu ở huyện Tủa Chùa, phía Tây huyện Tuần Giáo; ít và phân tán hơn ở huyện Mường Ẳng Đây

là loại đất khá giầu kali, chất hữu cơ và can xi, khá tơi xốp và có độ phì nhiêu tự nhiên khá cao Đất đen ở huyện Tủa Chùa, Tuần Giáo thường hay gặp hạn hán

vì nước mưa nhanh chóng bị thấm xuống các hang hốc nằm ngầm dưới đất Các loại đất đồi núi của tỉnh phân bố trên 3 đai cao, đó là: Đai đất Feralit phân bố ở

độ cao dưới 900m; từ 900 - 1.800m phân bố nhóm đất mùn - vàng đỏ hoặc mùn

24

- vàng xám (chủ yếu ở các khu vực Mường Nhé, Mường Lay, Mường Chà, Điện Biên); từ 1.800 - 2.800m là đai đất mùn Alit trên núi cao (chỉ phân bố ở vùng đỉnh núi cao biên giới Việt - Lào, Việt - Trung thuộc huyện Mường Nhé) Các loại đất này hầu hết phân bố trên các địa hình dốc hoặc rất dốc, chia cắt mạnh,

dễ bị rửa trôi, chịu tác động mạnh của quá trình xói mòn Đó là một trong những thách thức về môi trường cho cư dân địa phương trong các hoạt động sản xuất nông - lâm nghiệp bền vững

Đất đai để hoang hoá và chưa sử dụng còn nhiều Hiện tại, toàn tỉnh còn 195.902,6 ha đất trống, đồi trọc chưa được khai thác, chiếm 20,39 % quỹ đất; trong đó đất bằng chưa sử dụng chiếm 760,3 ha, đất đồi núi chưa sử dụng 189.902,6 ha, núi đá không có rừng cây 4.342,2 ha

Tài nguyên đất của Điện Biên khá rộng về diện tích, phong phú và đa dạng về chủng loại Chính sự phong phú này cho phép hoạch định phát triển sản xuất nông – lâm nghiệp theo hướng đa dạng tầng cây, đai rừng; đa dạng ngành nghề, đa dạng sản phẩm hàng hoá, kết hợp sản xuất nông – lâm nghiệp với phát triển du lịch sinh thái, du lịch cộng đồng Bên cạnh đó, sự phong phú về chủng loại đất còn tạo điều kiện cho Điện Biên đa dạng về thảm thực vật.[15]

d) Thảm phủ thực vật

Rừng có nhiều loại gỗ quý (trai, nghiến, lim, lát, pơmu…), nhiều cây dược liệu (trầm hương, thiên niên kiện, sa nhân, đỗ trọng, hà thủ ô, tam thất…) cây ăn quả, cây lấy nhựa và động vật quí hiếm (hổ, báo, hươu, nai, gấu…) Tỷ lệ che phủ rừng Điện Biên tính đến năm 2008 chiếm 46% diện tích tự nhiên, nhưng chủ yếu là rừng nghèo, rừng đang được bảo vệ, khoanh nuôi tái sinh và rừng trồng chưa khép tán Tuy nhiên, rừng có cây che phủ khai thác không nhiều, nạn đốt phá rừng làm nương rẫy, hiện tượng cháy rừng vẫn xảy ra.[15]

- Sơn La là một trong những tỉnh có diện tích đất lâm nghiệp lớn, chiếm 73% diện tích đất tự nhiên Đất đai phù hợp với nhiều loại cây, có điều kiện xây dựng hệ thống rừng phòng hộ và tạo nhiều vùng kinh tế hàng hoá có giá trị cao

25

Rừng có nhiều nguồn động vật quý hiếm, có cách khắc phục phục vụ nghiên cứu khoa học và du lịch sinh thái

Diện tích rừng của Sơn La là 357.000 ha, trong đó rừng trồng là 25.650

ha Độ che phủ của rừng rất thấp khoảng trên 25% (con số này của cả nước là 35,17% và của vùng miền núi trung du phía Bắc là 36,58%)

Tỉnh có 4 khu rừng đặc dụng bảo tồn thiên nhiên: Xuân Nha (Mộc Châu) 38.000 ha, Sốp Cộp (Sông Mã) 27.700 ha, Copia (Thuận Châu) 9.000 ha, Tà Xùa (Bắc Yên) 16.000 ha Độ che phủ của rừng đạt khoảng 37%, năm 2003 Về

trữ lượng, toàn tỉnh có 87,053 triệu m3 gỗ và 554,9 triệu cây tre, nứa, phân bố chủ yếu ở rừng tự nhiên; rừng trồng chỉ có 154 nghìn m3 gỗ và 221 nghìn cây

Bên cạnh diện tích rừng phòng hộ và rừng đặc dụng, Sơn La còn 340.000

ha rừng sản xuất, trong đó diện tích rừng mới là 72.900 ha, trên 26.700 ha đất rừng cần được trồng, khoanh nuôi phục hồi theo hướng cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp chế biến giấy các tông bao bì, bột giấy, gỗ xuất khẩu Đây là một thế mạnh để phát triển kinh tế - xã hội của Sơn La Theo số liệu điều tra, rừng tự nhiên của Sơn La có trữ lượng gần 87,053 triệu m3 và 554,9 triệu cây tre nứa Rừng trồng có trữ lượng là 154,0 nghìn m3 gỗ và 221 nghìn cây tre nứa

Thực vật: Có 161 họ, 645 chi, 1.187 loài, bao gồm cả thực vật hạt kín, hạt trần, nhiệt đới, á nhiệt đới và ôn đới Tiêu biểu có các họ như: lan, dẻ, tếch, sa

mu, tử vi, dâu

Các họ có nhiều loài như: cúc, cói, đậu, ba mảnh vỏ, long não, hoa môi, ráy, ngũ gia bì, dâu, cà phê, lan, cam, na, bông, vang, dẻ,

Các loài thực vật quý hiếm gồm có pơ mu, thông tre, lát hoa, bách xanh, nghiến, chò chỉ, du sam, thông hai lá, thông ba lá, dâu, dổi, trai, sến, đinh hương, đinh thối, sa nhân, thiên niên kiện, ngũ gia bì, đẳng sâm, hà thủ ô

Những loài thực vật quý hiếm có nguy cơ bị tuyệt chủng có: pơ mu, thông tre, lát hoa, bách xanh, nghiến, chò chỉ, thông ba lá, dổi, đinh hương, đinh thối, trai.[16]

e) Đặc điểm mạng lưới sông lưu vực sông Mã

26

Hình 1.3 Bản đồ lưu vực sông Mã

Bắt nguồn từ vùng núi Phu Lan (Tuần Giáo – Điện Biên Đông) cao 2179

m, dòng chính sông Mã chảy theo hướng tây bắc - đông nam, đến Chiềng Khương, sông Mã chảy qua đất Lào và chảy trở lại lãnh thổ Việt Nam tại Mường Lát Từ Mường Lát đến Vạn Mai, sông chảy theo hướng tây đông, từ Vạn Mai đến Hồi Xuân sông chảy theo hướng bắc nam, từ La Hán đến Đồng Tâm sông chảy theo hướng nam - bắc và từ Cẩm Thuỷ đến cửa biển, sông lại chuyển hướng theo tây bắc - đông nam và đổ ra biển tại Cửa Hới Từ Hồi Xuân trở lên thượng nguồn, lòng sông hẹp, cắt sâu, không có bãi sông nhưng có rất nhiều ghềnh thác, từ Cẩm Hoàng ra biển, lòng sông mở rộng có bãi sông và thềm sông Độ dốc dọc sông ở phần thượng nguồn tới 1,5%, nhưng ở hạ du độ dốc sông chỉ đạt 2 ÷ 3%o Đoạn sông chịu ảnh hưởng triều có độ dốc nhỏ hơn Dòng chính sông Mã tính đến Cẩm Thuỷ khống chế lưu vực 17400 km2

- Sông Chu Là phụ lưu cấp I lớn nhất của sông Mã, sông Chu bắt nguồn

từ vùng núi cao trên đất Lào chảy chủ yếu theo hướng tây bắc - đông nam Sông Chu đổ vào sông Mã tại ngã ba Giàng, cách cửa sông Mã về phía hạ lưu 25,5

27

km Chiều dài dòng chính sông Chu 392 km, phần chảy trên đất Việt Nam 160

km Tổng diện tích lưu vực sông Chu 7.580 km2 Diện tích lưu vực sông Chu hầu hết nằm ở vùng rừng núi Từ Bái Thượng trở lên thượng nguồn lòng sông dốc, có nhiều ghềnh thác, lòng sông hẹp có thềm sông nhưng không có bãi sông

Từ Bái Thượng đến cửa sông, sông Chu chảy giữa hai tuyến đê, bãi sông rộng, lòng sông thông thoáng, dốc nên khả năng thoát lũ nhanh

- Sông Bưởi Là phụ lưu lớn thứ 2 của sông Mã, sông Bưởi bắt nguồn từ núi Chu thuộc tỉnh Hoà Bình Dòng chính sông Bưởi chảy theo hướng bắc - nam, đổ vào sông Mã tại Vĩnh Khang Chiều dài dòng chính sông Bưởi 130 km, diện tích lưu vực 1.790 km2 , trong đó có 362 km2 là núi đá vôi, độ dốc bình quân lưu vực 12,2% Thượng nguồn sông Bưởi là 3 suối lớn: suối Cái, suối Bên

và suối Cộng Hoà đến Vụ Bản Ba nhánh sông này hợp lại tạo thành sông Bưởi

Từ Vụ Bản đến cửa sông dòng chảy sông Bưởi chảy giữa hai triền đồi thoải, lòng sông hẹp, nông Lòng sông Bưởi từ thượng nguồn đến cửa sông đều mang tính chất của sông vùng đồi

- Sông Cầu Chày Bắt nguồn từ núi Đèn chảy theo hướng gần như tây - đông chảy qua đồng bằng Nam sông Mã - Bắc sông Chu, tổng chiều dài sông 87,5 km, diện tích lưu vực 551 km2

- Sông Hoạt là một sông nhỏ có lưu vực rất độc lập và có hai cửa tiêu thoát (đổ vào sông Lèn tại cửa Báo Văn và đổ ra biển tại cửa Càn) Tổng diện tích lưu vực khoảng 250km2 , trong đó 40% là đồi núi trọc Để phát triển kinh tế vùng Hà Trung - Bỉm Sơn, ở đây đã xây dựng kênh Tam Điệp để phân cắt từ vùng đồi núi có diện tích 78 km2 và xây dựng âu thuyền Mỹ Quan Trang để tách

lũ và ngăn mặn Do vậy mà sông Hoạt trở thành một sông nhánh của sông Lèn

và là sông nhánh cấp II của sông Mã Sông Hoạt hiện tại đã trở thành kênh cấp nước tưới và tiêu cho vùng Hà Trung 6 Sông Lèn Sông Lèn là phân lưu của sông Mã tại ngã ba Bông và đổ ra biển tại cửa Lạch Sung Sông Lèn là phân lưu quan trọng của sông Mã Trong mùa lũ sông Lèn tải cho sông Mã 15 - 17% lưu lượng ra biển, trong mùa kiệt, sông Lèn tải tới 27 ÷ 45% lưu lượng kiệt của dòng

28

chính sông Mã để cấp cho nhu cầu dùng nước của 4 huyện Hà Trung, Nga Sơn, Hậu Lộc, Bỉm Sơn Tổng chiều dài sông Lèn 40 km Hai bên có đê bảo vệ dân sinh và sản xuất của các huyện ven sông

- Sông Lạch Trường Sông Lạch Trường là phân lưu của sông Mã tại ngã

ba Tuần, chảy theo hướng tây - đông đổ ra biển tại cửa Lạch Trường Chiều dài sông chính 22 km, sông có bãi rộng Sông Mã chỉ chuyển nước vào sông Lạch Trường trong mùa lũ, còn trong mùa kiệt, sông Lạch Trường chịu tác động của thuỷ triều cả 2 phía là sông Mã và biển Sông Lạch Trường là trục nhận nước tiêu quan trọng của vùng

Các sông nhánh khác: Ngoài một số sông nhánh lớn của sông Mã, sông Chu trên còn có những nhánh sông lớn cấp 1 khác của sông Mã như sông Luồng, Lò, Nậm Ty, Nậm Công Các sông suối này đều ngắn dốc thung lũng hẹp, mức độ cắt sâu của dòng chảy lớn không có những thung lũng mở rộng do vậy về tiềm năng về thuỷ điện, cấp nước và điều tiết dòng chảy kém

Bảng 1.2 Đặc trưng hình thái lưu vực sông ngòi lớn thuộc lưu vực sông Mã [4]

L sông

(km)

Độ cao bq(m)

Chiều rộng bq km/km 2

Độ dốc bqlv (%o)

Mật độ lưới sông (km/km 2 )

Hệ số không đxứng

Hệ số hình dạng lv

Hệ số uốn khúc