Nghiên cứu ứng dụng mô hình WETSPA và HECRAS mô phỏng, dự báo quá trình lũ trên hệ thống sông thu bồn vu gia

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRUNG TÂM KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN QUỐC GIA
Số 4 – Đặng Thái Thân – Hoàn Kiếm – Hà Nội
***






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





NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH
WETSPA VÀ HECRAS MÔ PHỎNG, DỰ BÁO
QUÁ TRÌNH LŨ TRÊN HỆ THỐNG SÔNG
THU BỒN – VU GIA







CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI:
Ths. Đặng Thanh Mai
Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương

7517
15/10/2009

Hà Nội, 3 – 2009
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRUNG TÂM KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN QUỐC GIA
Số 4 - Đặng Thái Thân – Hoàn Kiếm – Hà Nội

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH WETSPA VÀ
HECRAS MÔ PHỎNG, DỰ BÁO QUÁ TRÌNH LŨ
TRÊN HỆ THỐNG SÔNG THU BỒN – VU GIA

Chỉ số phân loại:
Chỉ số đăng ký:
Chỉ số lưu trữ:
Các cơ quan và các cộng tác viên chính tham gia thực hiện đề tài:
1. Ks. Bùi Đức Long Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương
2. Ths. Vũ Đức Long Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương
3. Ths. Nguyễn Thị Thu Trang Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương
4. Ths. Võ Văn Hòa Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương
5. Ts. Nguyễn Thanh Long Viện Nghiên cứu Địa chất và khoáng sản

6. Ts. Lê Quốc Hùng Viện Nghiên cứu Địa chất và khoáng sản
7. Ths. Phạm Văn Chiến Đài KTTV khu vực Trung Trung bộ
8. Ks. Nguyễn Hữu Thiêm Đài KTTV khu vực Trung Trung bộ
9. Ks. Phùng Hồng Long Đài KTTV khu vực Trung Trung bộ

Ngày tháng năm 2009
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI





Ths. Đặng Thanh Mai
Ngày tháng năm 2009
CƠ QUAN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI





Bùi Minh Tăng
Ngày tháng năm 2009 .
CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI
Trần Văn Sáp

Hà Nội, ngày tháng năm 2009
HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ CHÍNH THỨC
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

Hà Nội, ngày tháng năm 2009
CƠ QUAN QUẢN LÝ ĐỀ TÀI
TL. BỘ TRƯỞNG
KT.VỤ TRƯỞNG
VỤ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
PHÓ VỤ TRƯỞNG



i
MỤC LỤC
MỤC LỤC BẢNG V
MỤC LỤC HÌNH VII
MỤC LỤC HÌNH VII
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I:
QUY LUẬT HÌNH THÀNH LŨ VÀ VẤN ĐỀ DỰ BÁO LŨ TRÊN HỆ
THỐNG SÔNG THU BỒN – VU GIA 3

1.1 ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ QUY LUẬT HÌNH THÀNH LŨ
TRÊN HỆ THỐNG SÔNG THU BỒN VU GIA 3
1.1.1 Khái quát điều kiện địa lý tự nhiên lưu vực sông Thu Bồn – Vu Gia 3
1.1.2 Đặc điểm mưa và hình thế thời tiết gây mưa 10
1.1.3 Đặc điểm dòng chảy lũ hệ thống sông Thu Bồn – Vu Gia 12
1.1.4 Các thông tin về mạng lưới trạm, điện báo mưa và mực nước trên lưu vực hệ
thống sông Thu Bồn – Vu Gia 14

1.1.4.1 Thông tin về mạng lưới trạm 14
1.1.4.2 Thông tin về điện báo mưa và mực nước: 16
1.2 VẤN ĐỀ DỰ BÁO LŨ TRÊN HỆ THỐNG SÔNG THU BỒN – VU GIA
VÀ LUẬN CHỨNG CHỌN KIỂU MÔ HÌNH 18
1.2.1 Tổng quan những phương án, phương pháp đang được sử dụng trong dự báo
nghiệp vụ trên lưu vực sông Thu Bồn – Vu Gia. 18

1.2.2 Tình hình nghiên cứu về mô hình thủy văn, thủy lực trên thế giới và ở Việt
Nam 19

1.2.3 Một số nghiên cứu tính toán mô phỏng lũ tiêu biểu đối với lưu vực sông Thu
Bồn – Vu Gia 21

1.2.4 Luận chứng cho việc chọn mô hình tính toán và dự báo dòng chảy lũ trên hệ
thống sông Thu Bồn – Vu Gia. 23

CHƯƠNG II:
MÔ HÌNH WETSPA, MÔ HÌNH HECRAS VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU
XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ DỰ BÁO QUÁ TRÌNH LŨ HỆ THỐNG
SÔNG THU BỒN-VU GIA 27

2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH WETSPA 27
2.1.1 Cấu trúc và các giả thiết của mô hình 27
2.1.1.1 Cấu trúc của mô hình 27
2.1.1.2 Các giả thiết của mô hình 29
2.1.2 Các công thức của mô hình 30
2.1.3 Các thông số của mô hình 36

ii

2.2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH HECRAS 42
2.2.1 Các công thức của mô hình 43
2.2.2 Các số liệu đầu vào cơ bản của mô hình: 46
2.2.2.1 Số liệu hình học: 46
2.2.2.2 Điều kiện biên và điều kiện ban đầu: 47
2.2.2.3 Số liệu về lưu lượng: 48
2.3 HƯỚNG TIẾP CẬN XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ DỰ BÁO CHO HỆ
THỐNG SÔNG THU BỒN - VU GIA 48
2.4 CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG ĐÁNH GIÁ MÔ PHỎNG VÀ DỰ BÁO CỦA
MÔ HÌNH 49
CHƯƠNG III:
ỨNG DỤNG MÔ HÌNH WETSPA MÔ PHỎNG LŨ TRÊN HỆ THỐNG
SÔNG THU BỒN - VU GIA 52

3.1 PHÂN CHIA LƯU VỰC VÀ THIẾT LẬP MÔ HÌNH WETSPA 52
3.1.1 Phân chia lưu vực bộ phận 52
3.1.2 Thiết lập mô hình 54
3.1.3 Tài liệu khí tượng thủy văn phục vụ vận hành mô hình WETSPA 58
3.2 XÂY DỰNG CÁC LOẠI BẢN ĐỒ THÔNG SỐ CHO MÔ HÌNH WETSPA 59
3.2.1. Xây dựng các bản đồ cơ bản và cắt tách các lưu vực bộ phận cho hệ thống
sông Thu Bồn - Vu Gia 64

3.2.1.1 Xây dựng bản đồ DEM 64
3.2.1.2 Xây dựng bản đồ cấu trúc đất 67
3.2.1.3 Xây dựng bản đồ thảm phủ 68
3.2.1.4 Xây dựng bản đồ phân vùng ảnh hưởng các trạm mưa 73
3.2.2 Xây dựng các bản đồ thông số về đặc trưng vật lý của lưu vực cho các lưu
vực bộ phận 75

3.2.3 Xây dựng các bản đồ thông số về đặc trưng vật lý của đất cho các lưu vực bộ
phận 76

3.2.4 Xây dựng các bản đồ thông số về đặc tính lớp phủ thực vật cho các lưu vực
bộ phận 77

3.2.5 Xây dựng các bản đồ thông số về đặc tính dòng chảy của lưu vực 78
3.3 BỘ THÔNG SỐ CỦA MÔ HÌNH WETSPA VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 78
3.3.1 Nguyên tắc tối ưu bộ thông số của mô hình WETSPA 78
3.3.2 Kết quả tối ưu bộ thông số 80
3.3.2.1 Kết quả tối ưu bộ thông số của mô hình cho lưu vực Thành Mỹ 80
3.3.2.2 Kết quả tối ưu bộ thông số của mô hình WETSPA cho lưu vực Nông
Sơn 86

3.3.2.3 Lựa chọn thông số mô hình cho các lưu vực bộ phận không có
trạm đo 94


iii
3.3.3 Phân tích tính nhạy cảm, phạm vi biến đổi các thông số của mô hình 97

3.3.4 Đánh giá chất lượng mô phỏng và kiểm định của mô hình 99
3.3.4.1 Trạm Thành Mỹ 101
3.3.4.2 Trạm Hội Khách 103
3.3.4.3 Trạm Ái Nghĩa 106
3.3.4.4 Trạm Hiệp Đức 108
3.3.4.5 Trạm Nông Sơn 110
3.3.4.6 Trạm Giao Thủy 113
3.3.4.7 Trạm Câu Lâu 115
3.3.4.8 Trạm Hội An 118

3.3.4.9 Một số nhận xét về kết quả mô phỏng và kiểm định của mô hình
WETSPA 120

CHƯƠNG IV
ỨNG DỤNG MÔ HÌNH WETSPA VÀ HECRAS MÔ PHỎNG LŨ HỆ
THỐNG SÔNG THU BỒN – VU GIA 123

4.1 THIẾT LẬP MÔ HÌNH WETSPA KẾT NỐI VỚI HECRAS 123
4.1.1 Phương pháp kết hợp hai mô hình WETSPA và HECRAS 123
4.1.2 Xây dựng sơ đồ mạng thuỷ lực diễn toán dòng chảy trong sông 125
4.1.2.1 Sơ đồ thủy lực vùng hạ lưu hệ thống sông 125
4.1.2.2 Biên của mô hình 128
4.1.3 Tài liệu thủy văn để tối ưu và kiểm định mô hình 131
4.2 BỘ THÔNG SỐ CỦA MÔ HÌNH HECRAS VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
CỦA BỘ MÔ HÌNH WETSPA - HECRAS. 132
4.2.1 Nguyên tắc hiệu chỉnh bộ mô hình WETSPA - HECRAS: 132
4.2.2 Kết quả tối ưu bộ thông số của mô hình 132
4.2.3 Đánh giá kết quả 133
4.2.3.1 Kết quả hiệu chỉnh mô hình 133
4.2.3.2 Kiểm nghiệm bộ thông số tối ưu 139
4.1.4 Nhận xét chung 145
CHƯƠNG V
CÁC VẤN ĐỀ CẦN THỰC HIỆN TRONG ỨNG DỤNG BỘ MÔ HÌNH
WETSPA VÀ HECRAS VÀO DỰ BÁO NGHIỆP VỤ 146

5.1 XÂY DỰNG PHÂN BỐ MƯA THEO KHÔNG GIAN CHO CÁC HÌNH
THẾ THỜI TIẾT GÂY MƯA. 146
5.1.1 Đặc điểm mưa trên lưu vực 147
5.1.2 Đặc điểm mưa của các hình thế thời tiết gây lũ lớn 150
5.1.2.1 Các hình thế thời tiết gây mưa lớn 150

5.1.2.2 Đặc điểm và phân bố mưa của các hình thế thời tiết gây mưa lớn.154
5.1.3 Các trận lũ lớn do các hình thế thời tiết điển hình gây ra 161
5.1.3.1 Trận lũ đặc biệt lớn tháng XI năm 1998 (B +KKL +HTND) 161

iv
5.1.3.2 Trận lũ lớn đầu tháng XI năm 1999 (KKL +HTND + ĐGD) 162

5.1.3.3 Trận lũ lớn đầu tháng XII/1999 (KKL + ĐGD) 164
5.1.3.4 Trận lũ lớn tháng XI/2004 (KKL +Bão) 166
5.1.3.5 Trận lũ tháng XI năm 2007 (B + ĐGĐ) 167
5.1.4 Xây dựng phân bố mưa theo không gian cho các hình thế thời tiết điển hình
gây mưa lớn 168

5.2 ỨNG DỤNG CÁC SẢN PHẨM DỰ BÁO MƯA 172
5.2.1 Giới thiệu chung 172
5.2.2 Sản phẩm dự báo mưa số trị phục vụ đầu vào mô hình 172
5.2.3 Các sản phẩm khác 175
5.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP HIỆU CHỈNH KẾT QUẢ 178
5.3.1 Lọc theo Kalman 179
5.3.2 Lọc theo Hồi Qui 180
5.3.3 Hiệu chỉnh tức thời 182
CHƯƠNG VI:
XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ DỰ BÁO LŨ HỆ THỐNG SÔNG THU BỒN -
VU GIA 183

6.1 CÁC BÀI TOÁN CẦN THỰC HIỆN 183
6.2 XÂY DỰNG NGÂN HÀNG DỮ LIỆU 184
6.2.1 Tổ chức cơ sở dữ liệu 184
6.2.2 Cấu trúc ngân hàng dữ liệu 187
6.3 XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ DỰ BÁO DÒNG CHẢY LŨ HỆ THỐNG

SÔNG THU BỒN – VU GIA. 189
6.3.1 Hệ thống các mô đun và chương trình phục vụ công nghệ dự báo 189
6.3.2 Hệ thống các thực đơn và phần mềm giao diện 192
6.4 QUY TRÌNH DỰ BÁO VÀ HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ DỰ
BÁO 194
6.4.1 Cài đặt chương trình 194
6.4.2 Hướng dẫn sử dụng công nghệ 195
6.5 KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM TÁC NGHIỆP 208
6.5.1 Trình tự dự báo 208
6.5.2 Kết quả dự báo thử nghiệm 208
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 214
TÀI LIỆU THAM KHẢO 218

v
MỤC LỤC BẢNG
Bảng 1.1: Đặc trưng hình thái lưu vực hệ thống sông Thu Bồn - Vu Gia [1] 7
Bảng 1.2: Danh sách các trạm KTTV Trên lưu vực sông Thu Bồn- Vu Gia 15
Bảng 2.1: Danh sách các thông số của mô hình 37
Bảng 3.1: Danh sách các lưu vực bộ phận hệ thống sông Thu Bồn – Vu Gia 53
Bảng 3.2: Phân loại đất lưu vực hệ thống sông Thu Bồn - Vu Gia 67
Bảng 3.3: Phân loại thảm phủ lưu vực hệ thống sông Thu Bồn - Vu Gia 69
Bảng 3.5: Các thông số đặc trưng cho kết cấu các loại đất lưu vực Thành Mỹ 81
Bảng 3.6: Các thông số đặc trưng cho các loại sử dụng đất lưu vực Thành Mỹ 82
Bảng 3.7: Hệ số dòng chảy tiềm năng cho những loại đất, thảm phủ và độ dốc
lưu vực Thành Mỹ 83

Bảng 3.8: Các thông số chung của mô hình cho lưu vực Thành Mỹ 86
Bảng 3.9: Các thông số trưng cho kết cấu các loại đất lưu vực Hiệp Đức và
Nông Sơn 87

Bảng 3.10: Các thông số đặc trưng cho các loại sử dụng đất lưu vực Hiệp Đức 88
Bảng 3.11: Hệ số dòng chảy tiềm năng cho những loại đất, thảm phủ và độ dốc
lưu vực Hiệp Đức 89

Bảng 3.12: Các thông số chung của mô hình cho lưu vực Hiệp Đức 94
Bảng 3.13: Các thông số chung của mô hình cho lưu vực khu giữa Hiệp Đức-
Nông Sơn 94

Bảng 3.14: Độ nhạy của các thông số mô hình WETSPA trong tối ưu 98
Bảng 3.15: Kết quả các chỉ tiêu đánh giá mô hình tại Thành Mỹ 101
Bảng 3.16: Kết quả các chỉ tiêu đánh giá kiểm định mô hình tại Thành Mỹ 102
Bảng 3.17: Kết quả các chỉ tiêu đánh giá mô hình tại Hội Khách 104
Bảng 3.18: Kết quả các chỉ tiêu đánh giá kiểm định mô hình tại Hội Khách 105
Bảng 3.19: Kết quả các chỉ tiêu đánh giá mô hình tại Ái Nghĩa 106
Bảng 3.20: Kết quả các chỉ tiêu đánh giá kiểm định mô hình tại Ái nghĩa 108
Bảng 3.21: Kết quả các chỉ tiêu đánh giá mô hình tại Hiệp Đức 109
Bảng 3.22: Kết quả các chỉ tiêu đánh giá kiểm định mô hình tại Hiệp Đức 110
Bảng 3.23: Kết quả các chỉ tiêu đánh giá mô hình tại Nông Sơn 111
Bảng 3.24: Kết quả các chỉ tiêu đánh giá kiểm định mô hình tại Nông Sơn 112
Bảng 3.25: Kết quả các chỉ tiêu đánh giá mô hình tại Giao Thủy 113
Bảng 3.26: Kết quả các chỉ tiêu đánh giá kiểm định mô hình tại Giao Thủy 114
Bảng 3.27: Kết quả các chỉ tiêu đánh giá mô hình tại Câu Lâu 116
Bảng 3.28: Kết quả các chỉ tiêu đánh giá kiểm định mô hình tại Câu Lâu 117
Bảng 3.29: Kết quả các chỉ tiêu đánh giá mô hình tại Hội An 118
Bảng 3.30: Kết quả các chỉ tiêu đánh giá kiểm định mô hình tại Hội An 119
Bảng 4.1: Danh sách các trạm thủy văn dùng để tối ưu và kiểm định mô hình
131

Bảng 4.2: Hệ số nhám trung bình cho các đoạn sông 133
Bảng 4.3: Kết quả mô phỏng quá trình dòng chảy tại Thành Mỹ 134

Bảng 4.4: Kết quả mô phỏng quá trình mực nước tại Hội Khách 135
Bảng 4.5: Kết quả mô phỏng quá trình mực nước tại Ái Nghĩa 135
Bảng 4.6: Kết quả mô phỏng quá trình dòng chảy tại Nông Sơn 136

vi
Bảng 4.7: Kết quả mô phỏng quá trình mực nước tại Giao Thủy 137

Bảng 4.8: Kết quả mô phỏng quá trình mực nước tại Câu Lâu 138
Bảng 4.9: Kết quả các chỉ tiêu đánh giá kiểm định mô hình tại Thành Mỹ 143
Bảng 4.10: Kết quả các chỉ tiêu đánh giá kiểm định mô hình tại Hội Khách 143
Bảng 4.11: Kết quả các chỉ tiêu đánh giá kiểm định mô hình tại Ái Nghĩa 143
Bảng 4.12: Kết quả các chỉ tiêu đánh giá kiểm định mô hình tại Nông Sơn 144
Bảng 4.13: Kết quả các chỉ tiêu đánh giá kiểm định mô hình tại Giao Thủy 144
Bảng 4.14: Kết quả các chỉ tiêu đánh giá kiểm định mô hình tại Câu Lâu 144
Bảng 5.1: Đặc trưng mưa sinh lũ các trạm (thời đoạn 2-3 ngày) 150
Bảng 5.2: Thống kê các trận lũ từ mức báo động II trở lên (1976-2007) sông
Thu Bồn - Trạm Câu Lâu 152

Bảng 5.3: Đặc trưng trận lũ từ 18-20/XI/1998 162
Bảng 5.4: Đặc trưng trận lũ XI/1999 163
Bảng 5.5: Đặc trưng trận lũ tháng XII/1999 165
Bảng 5.6: Đặc trưng trận lũ tháng 22-27/XI/2004 166
Bảng 5.7: Đặc trưng trận lũ tháng XI/2007 168
Bảng 6.1: Các files chứa dữ liệu chạy mô hình 187
Bảng 6.2: Đặc trưng các trận lũ lớn từ 1h/1/X/2008 đến 19h/30/XI/2008 209
Bảng 6.3: Kết quả dự báo tác nghiệp đỉnh lũ đến Ái Nghĩa bằng mô hình
WETSPA và WETSPA +HECRAS (Từ 1/X đến 30/XI/ 2008) 210

Bảng 6.4: Kết quả dự báo tác nghiệp quá trình lũ đến Ái Nghĩa bằng mô hình
WETSPA và WETSPA +HECRAS (Từ 1/X đến 30/XI/ 2008) 210

Bảng 6.5: Kết quả dự báo tác nghiệp đỉnh lũ đến Giao Thủy bằng mô hình
WETSPA và WETSPA +HECRAS (Từ 1/X đến 30/XI/ 2008) 210

Bảng 6.6: Kết quả dự báo tác nghiệp quá trình lũ đến Giao Thủy bằng mô hình
WETSPA và WETSPA +HECRAS (Từ 1/X đến 30/XI/ 2008) 211

Bảng 6.7: Kết quả dự báo tác nghiệp đỉnh lũ đến Câu Lâu bằng mô hình
WETSPA và WETSPA +HECRAS (Từ 1/X đến 30/XI/ 2008) 211

Bảng 6.8: Kết quả dự báo tác nghiệp quá trình lũ đến Câu Lâu bằng mô hình
WETSPA và WETSPA +HECRAS (Từ 1/X đến 30/XI/ 2008) 211


vii
MỤC LỤC HÌNH
Hình 1.1: Bản đồ mạng lưới sông và các công trình thủy điện trên hệ thống sông
Thu Bồn – Vu Gia 9

Hình 1.2: Lượng mưa mùa cạn, mùa lũ và mưa năm của các trạm trên lưu vực
sông Thu Bồn-Vu Gia [20] 11

Hình 1.3: Bản đồ mạng lưới trạm KTTV trên lưu vực sông Thu Bồ - Vu Gia và
vùng lân cận 17

Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc mô hình Wetspa ở mức độ ô lưới. 29
Hình 2.2: Sơ đồ thành lập bản đồ thông số của mô hình 39
Hình 2.3: Sơ đồ xác định thành phần cơ giới đất của
USDA. (Harry Bucknam- Nyle C. Brady, 1980) 40

Hình 3.1: Các lưu vực bộ phận trên hệ thống sông Thu Bồn – Vu Gia 53
Hình 3.2: Phân phối Q tại ngã ba sông Vu Gia-Ái Nghĩa-Quảng Huế [25] 57
Hình 3.3: Sơ đồ tính toán dòng chảy trên hệ thống sông Thu Bồn - Vu Gia sử
dụng mô hình WETSPA 58

Hình 3.4: Bản đồ các đường đồng mức độ cao lưu vực hệ thống sông Thu Bồn -
Vu Gia 65

Hình 3.5: Bản đồ DEM lưu vực hệ thống sông Thu Bồn - Vu Gia 66
Hình 3.6: Bản đồ đất toàn lưu vực hệ thống sông Thu Bồn - Vu Gia 68
Hình 3.7: Bản đồ thảm phủ lưu vực hệ thống sông Thu Bồn - Vu Gia 69
Hình 3.8 (a, b, c, d, f, e): Các bản đồ cơ bản DEM, thảm phủ và đất của hai tiểu
lưu vực Hiệp Đức và Thành Mỹ 73

Hình 3.9: Bản đồ phân vùng ảnh hưởng các trạm mưa hệ thống sông Thu Bồn -
Vu Gia 75

Hình 3.10: sơ đồ thành lập các bản đồ thông số về đặc trưng vật lý của lưu vực
cho các lưu vực bộ phận 76

Hình 3.11: Sơ đồ thành lập các bản đồ thông số về đặc trưng vật lý của đất cho
các lưu vực bộ phận 77

Hình 3.12: Sơ đồ thành lập các bản đồ thông số về đặc tính thảm phủ cho các
lưu vực bộ phận 77

Hình 3.13 (a, b, c): Một số bản đồ thông số cơ bản của lưu vực Thành Mỹ 85
Hình 3.14 (a,b,c): Một số bản đồ thông số cơ bản của lưu vực Hiệp Đức 92
Hình 3.15 (a, b, c): Một số bản đồ thông số cơ bản của lưu vực Nông Sơn 93
Hình 3.16 (a, b, c): Một số bản đồ thông số cơ bản của lưu vực sông Bung 97

Hình 3.17: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Thành Mỹ mùa lũ
năm 2004 102

Hình 3.18: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Thành Mỹ mùa lũ
năm 2007 103

Hình 3.19: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại Hội Khách mùa
lũ năm 2005 104

Hình 3.20: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại Hội Khách mùa
lũ năm 2006 105


viii
Hình 3.21: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại Ái Nghĩa mùa lũ
năm 2003 106

Hình 3.22: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại Ái Nghĩa mùa lũ
năm 2007 107

Hình 3.23: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại Hiệp Đức mùa lũ
năm 2005 108

Hình 3.24: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Hiệp Đức mùa lũ
năm 2007 110

Hình 3.25: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Nông Sơn mùa lũ
năm 2003 111

Hình 3.26: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Nông Sơn mùa lũ

năm 2007 112

Hình 3.27: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại Giao Thủy mùa
lũ năm 2005 114

Hình 3.28: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại Giao Thủy mùa
lũ năm 2007 115

Hình 3.29: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại Câu Lâu mùa lũ
năm 2002 116

Hình 3.30: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại Câu Lâu mùa lũ
năm 2006 117

Hình 3.31: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại Hội An mùa lũ
năm 2005 119

Hình 3.32: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại Hội An mùa lũ
năm 2007 120

Hình 4.1: Sơ đồ kết nối mô hình WETSPA và HECRAS 125
Hình 4.2: Mạng tính toán thủy lực trong mô hình HECRAS 127
Hình 4.3: Sơ đồ kết nối Thủy văn - thủy lực trong mô hình hệ thống sông Thu
Bồn - Vu Gia 128

Hình 4.4: Quan hệ mực nước trạm Tiên Sa và mực nước bảng thuỷ triều 130
Hình 4.5: Mực nước triều trạm Tiên Sa và mực nước tính toán trong bảng thuỷ
triều 130

Hình 4.6: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Thành Mỹ mùa lũ

năm 2001 134

Hình 4.7: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại Hội Khách mùa lũ
năm 2002 135

Hình 4.8: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại Ái Nghĩa mùa lũ
năm 2003 136

Hình 4.9: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Nông Sơn mùa lũ
năm 2002 137

Hình 4.10: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại Giao Thủy mùa
lũ năm 2004 138

Hình 4.11: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại Câu Lâu mùa lũ
năm 2005 139


ix
Hình 4.12: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Thành Mỹ mùa lũ
năm 2007 140

Hình 4.13: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại Hội Khách mùa
lũ năm 2007 140

Hình 4.14: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại Ái Nghĩa mùa lũ
năm 2007 141

Hình 4.15: Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại Nông Sơn mùa lũ
năm 2007 141

Hình 4.16: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại Giao Thủy mùa
lũ năm 2007 142

Hình 4.17: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại Câu Lâu mùa lũ
năm 2007 142

Hình 5.1: Biểu đồ mưa sinh lũ lưu vực sông Vu Gia 150
Hình 5.2: Lượng mưa trung bình các trạm trên hệ thống sông Thu Bồn – Vu Gia
do bão gây ra 155

Hình 5.3: Lượng mưa trung bình các trạm trên hệ thống sông Thu Bồn – Vu Gia
do không khí lạnh gây ra 157

Hình 5.4: Lượng mưa trung bình các trạm trên hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn
do Bão/ATNĐ kết hợp với KKL gây ra 158

Hình 5.5: Lượng mưa trung bình các trạm trên hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn
do KKL kết hợp với dải HTNĐ gây ra 159

Hình 5.6: Lượng mưa trung bình các trạm trên hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn
do KKL kết hợp với đới gió đông gây ra 160

Hình 5.7: Phần mềm Orbit Viewer hiển thị kết quả đo mưa khi quỹ đạo vệ tinh
qua lưu vực nghiên cứu vào ngày 11 tháng XI năm 2007. 170

Hình 5.8: Kết quả đo mưa được chuyển thành dạng điểm trong phần mềm
Ildwish 171

Hình 5.9: Kết quả tính tỷ lệ phân bố mưa theo không gian 171

Hình 5.10: Sơ đồ tổng quát bộ mô hình nghiệp vụ HRM tại Trung tâm Dự báo
KTTV Trung ương 173

Hình 5.11: Sơ đồ chuẩn bị số liệu mưa DBST từ mô hình HRM cho tính toán
thuỷ văn 174

Hình 5.12: Kết quả dự báo mưa DBST từ mô hình HRM cho lưu vực sông Vu
Gia – Thu Bồn 175

Hình 5.13: Kết quả dự báo mưa DBST từ mô hình của Mỹ cho lưu vực sông Vu
Gia- Thu Bồn 176

Hình 5.14: Kết quả dự báo mưa DBST từ mô hình của Mỹ cho lưu vực sông Vu
Gia- Thu Bồn 176

Hình 5.15: Kết quả dự báo mưa DBST từ mô hình của Nhật cho lưu vực sông
Vu Gia- Thu Bồn 177

Hình 6.1: Sơ đồ quản lý thông tin trong cơ sở dữ liệu 186
Hình 6.2: Các thành phần của cơ sở dữ liệu 186
Hình 6.3: Cấu trúc file dữ liệu mưa, mực nước thực đo 187
Hình 6.4: Cấu trúc file dữ liệu mưa dự báo từ mô hình HRM 188

x
Hình 6.5: Cấu trúc file thông số chung của mô hình WETSPA 188

Hình 6.6: Cấu trúc file chứa danh sách trạm khí tượng thủy văn 189
Với phương thức tổ chức dữ liệu như trên thể hiện việc khả năng tích hợp với
các công nghệ khác là rất dễ dàng 189

Hình 6.7: Giao diện chính của công nghệ dự báo sông Thu Bồn – Vu Gia 196
Hình 6.8: Cửa sổ trích số liệu 197
Hình 6.9: Cửa sổ sửa chữa, cập nhập số liệu 197
Hình 6.10: Cửa sổ hiển thị quá trình mực nước thực đo của các trạm trên hệ
thống sông 198

Hình 6.11: Cửa sổ hiển thị quá trình mực nước và mưa thực đo tại trạm 199
Hình 6.12: Cửa sổ hiển thị lựa chọn phương án dự báo mưa. 200
Hình 6.13: Cửa sổ nhập số liệu dự báo mưa 200
Hình 6.14: Cửa sổ hiệu chỉnh đường tính toán và thực đo. 201
Hình 6.15: Cửa sổ hiệu chỉnh kết quả mô hình bằng phương pháp hồi quy 202
Hình 6.16: Cửa sổ hiệu chỉnh thông số của mô hình 203
Hình 6.17: Cửa sổ hiệu chỉnh đường tính toán và thực đo khi hiệu chỉnh bộ
thông số của mô hình. 203

Hình 6.18: Cửa sổ nhập số liệu cho mô hình HECRAS 204
Hình 6.19: Giao diện mô hình HECRAS 205
Hình 6.20: Cửa số tính toán của mô hình HECRAS 205
Hình 6.21: Cửa số mở file kết quả dự báo 206
Hình 6.22: Cửa số xem kết quả dự báo 207
Hình 6.23: Bản tin Dự báo. 207


xi
CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

- DEM: Digital Elevation Model
- DBST: Dự báo số trị
- GIS: Geographic Information System
- HRM: High-resolution Regional Model

- KT: Khí tượng
- Wetspa: Water and Energy Transfer between Soil, Plants and Atmosphere
- MOD: Model Output Direct
- MOS: Model Output Statistics
- TS.: Tiến sĩ
- TT DBKTTVTW: Trung tâm dự báo Khí tượng Thủy văn Trung Ương
- TV: Thủy văn
- TT: Thứ tự
- ATNĐ: Áp thấp nhiệt đới
- DHTNĐ: Dải hội t
ụ nhiệt đới
- KKL: Không khí lạnh

Nghiên cứu ứng dụng mô hình WETSPA và HECRAS mô phỏng, dự báo quá trình lũ trên hệ thống sông Thu Bồn-Vu Gia


1
MỞ ĐẦU
Lũ lụt xảy ra hàng năm trên hệ thống sông Thu Bồn- Vu Gia thường gây
ra những tổn hại nghiêm trọng về người và tài sản. Dự báo quá trình lũ cho hệ
thống sông có một ý nghĩa rất quan trọng trong việc đối phó kịp thời với lũ lụt
nhằm giảm thiểu những ảnh hưởng do lũ gây ra.
Các nghiên cứu và mô hình tính toán dự báo dòng lũ trên hệ thống sông
Thu Bồn- Vu Gia hiện nay mới bước đầu đ
áp ứng một phần yêu cầu của công
tác phòng chống thiên tai trên hệ thống sông. Kết quả của các nghiên cứu này
còn nhiều hạn chế cần được nghiên cứu bổ sung cả về lý thuyết và kỹ thuật. Đặc
biệt, chưa có một công nghệ hoàn chỉnh tính toán dự báo dòng chảy tác nghiệp
cho hệ thống sông phục vụ cho công tác phòng chống và giảm nhẹ thiên tai cũng
như khai thác hợp lý tài nguyên nước trên lưu vực sông.

Trong mô phỏng và d
ự báo các quá trình lũ, các mô hình thuỷ văn vật lý
phân phối và mô hình thủy lực ngày càng trở nên phổ biến và là một công cụ
đắc lực trong mô phỏng, dự báo lũ và cảnh báo ngập lụt. Bên cạnh đó, với sự
phát triển nhanh chóng của công cụ máy tính, sự phát triển của mô hình kỹ thuật
số, các số liệu về lớp phủ thực vật, lớp đất, các công cụ của hệ thống thông tin
toàn cầu (GIS) và các thông tin viễ
n thám đã tạo ra một khả năng mới cho loại
mô hình này trong việc nghiên cứu, mô phỏng các quá trình thủy văn.
Theo xu hướng phát triển đó, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng mô hình
WETSPA và HECRAS mô phỏng, dự báo quá trình lũ trên hệ thống sông Thu
Bồn – Vu Gia” do Trung tâm Dự báo Khí tượng thủy văn Trung ương chủ trì,
được thực hiện trong 2 năm từ tháng V năm 2007 đến tháng V năm 2009.
Mục tiêu của đề tài là: Tạo ra một công nghệ dự báo nghiệp vụ
quá trình
lũ sông Thu Bồn – Vu Gia trên cơ sở liên kết mô hình thuỷ văn WETSPA,
HECRAS và GIS với thời gian dự kiến 24 giờ và cảnh báo 36 giờ.
Thực hiện mục tiêu trên, nhiệm vụ chính của đề tài là nghiên cứu ứng
dụng hệ thống mô hình thủy văn thủy lực hiện đại có sử dụng công nghệ GIS
trong dự báo lũ lưu vực hệ thống sông Thu Bồn - Vu Gia gồm mô hình thủy văn
WETSPA (của Bỉ), mô hình th
ủy lực HECRAS (của quân đội Mỹ) đồng thời
giải quyết các bài toán cơ bản của nghiệp vụ dự báo như: sử dụng mưa dự báo,
hiệu chỉnh hậu mô hình, vấn đề tính gia nhập khu giữa đối với mô hình thủy lực
HECRAS, tự động cập nhật đầu vào các mô hình, giao diện phần mềm dễ sử
Nghiên cứu ứng dụng mô hình WETSPA và HECRAS mô phỏng, dự báo quá trình lũ trên hệ thống sông Thu Bồn-Vu Gia


2
dụng, mềm dẻo, kết quả dự báo phải phong phú và đa dạng nhằm đáp ứng các

yêu cầu mới của công tác dự báo lũ trên lưu vực sông.
Sản phẩm chính của đề tài là bản báo cáo tổng kết gồm 198 trang đánh
máy, 55 bảng, 84 hình vẽ, tài liệu tham khảo và phụ lục được viết thành 6
chương với các nội dung sau:
Mở đầu
Chương I : Quy luật hình thành lũ và vấn đề d
ự báo lũ hệ thống sông Thu
Bồn - Vu Gia
Chương II: Mô hình tính toán thủy văn thủy lực trên lưu vực hệ thống
sông Thu Bồn - Vu Gia
Chương III: Ứng dụng mô hình WETSPA mô phỏng lũ trên hệ thống sông
Thu Bồn – Vu Gia
Chương IV: Ứng dụng Bộ mô hình WETSPA và HECRAS mô phỏng lũ
trên hệ thống sông Thu Bồn – Vu Gia.
Chương V: Các vấn đề cần thực hiện trong việc ứng dụng bô mô hình
trong dự báo nghiệp vụ.
Chương VI: Công nghệ
dự báo lũ hệ thống sông Thu Bồn - Vu Gia .
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo và Phụ lục
Tham gia thực hiện đề tài gồm các cộng tác viên sau: Ths. Đặng Thanh
Mai, Ks. Bùi Đức Long, Ths. Vũ Đức Long, Ths. Nguyễn Thị Thu Trang,
Ths. Võ Văn Hòa, Ks. Nguyễn Thị Tuyết Nhung, Ks. Vũ Thanh Vân, Ks.
Phùng Tiến Dũng, Ks. Nguyễn Văn Hiếu, Ks. Nguyễn Thu Thủy, thuộc
Trung tâm dự báo KTTV Trung ương; Ts. Nguyễn Thành Long, Ts. Lê Quốc
Hùng, Ths. Nguyễn Thị Vân thuộc Viện Nghiên cứu
Địa chất và Khoáng sản;
Ths. Phạm Văn Chiến, Ks. Nguyễn Hữu Thiêm, Ks. Phùng Hồng Long thuộc
Đài KTTV khu vực Trung Trung bộ. Mặc dù đã cố gắng hết sức, song trong
quá trình thực hiện đề tài không tránh khỏi những thiếu sót. Nhóm thực hiện đề

tài rất mong nhận được sự góp ý của các cơ quan cũng như các nhà khoa học.
Nhóm thực hiện đề tài xin chân thành cám ơn các cố vấn khoa học, cơ quan chủ
quản - Trung tâm Khí tượng Th
ủy văn Quốc gia, đặc biệt là Phòng Dự báo thủy
văn Trung bộ, Tây Nguyên và Nam bộ đã tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình
thực hiện đề tài.
Hà Nội, tháng 3 năm 2009
Nghiên cứu ứng dụng mô hình WETSPA và HECRAS mô phỏng, dự báo quá trình lũ trên hệ thống sông Thu Bồn-Vu Gia


3
Chươn
g
I:
QUY LUẬT HÌNH THÀNH LŨ VÀ VẤN ĐỀ DỰ BÁO LŨ TRÊN HỆ
THỐNG SÔNG THU BỒN – VU GIA
1.1 ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ QUY LUẬT HÌNH THÀNH LŨ
TRÊN HỆ THỐNG SÔNG THU BỒN VU GIA
1.1.1 Khái quát điều kiện địa lý tự nhiên lưu vực sông Thu Bồn – Vu Gia
Hệ thống sông Thu Bồn – Vu Gia là một trong 9 hệ thống sông lớn ở
nước ta và là hệ thống sông lớn nhất ở khu vực Trung Trung Bộ. Lưu vực sông
Thu Bồn – Vu Gia được giới hạn ở phía bắc bởi dãy núi Bạch Mã - một nhánh
núi đâm ra biển
ở phần cuối dãy Trường Sơn Bắc, phía tây là khối núi Nam -
Ngãi - Định thuộc phần đầu của dãy Trường Sơn Nam với những đỉnh núi cao
trên 2000m, phía tây nam là khối núi Kon Tum với đỉnh Ngọc Linh cao 2598m,
phía nam là dãy núi Nam Ngãi và phía đông là biển. Những dãy núi trên chính là
đường phân nước giữa hệ thống sông Thu Bồn với sông Hương thuộc tỉnh Thừa
Thiên Huế ở phía bắc, sông Sê Công (thuộc Lào) ở phía tây, sông Sê San thuộc
địa phận tỉnh Kon Tum ở phía tây nam, các sông Tam Kỳ (tỉnh Quảng Nam),

sông Trà B
ồng, Trà Khúc (tỉnh Quảng Ngãi) ở phía nam [11].
Với diện tích 11.390 km
2
, hệ thống sông Thu Bồn - Vu Gia bao trùm hầu
hết lãnh thổ thành phố Đà Nẵng và tỉnh Quảng Nam, trong đó có khoảng 500
km
2
ở thượng nguồn sông Cái nằm ở tỉnh Kon Tum.
Địa hình
Địa hình trong lưu vực hệ thống sông Thu Bồn - Vu Gia gồm có dạng địa
hình núi, trung du và đồng bằng. Vùng núi là thượng nguồn các dòng sông nằm
ở sườn phía đông dãy Trường Sơn Nam. Địa hình không những cao mà còn dốc
và bị chia cắt mạnh. Độ cao địa hình từ 1000m trở lên với những đỉnh núi cao
trên 1000m như: Núi Mang (1768m), Bà Nà (1467m), A Tuất (2500m), Lum
Heo (2045m), núi Tiên (2032m) ở thượng nguồn sông Vu Gia, Ngọc Linh
(2598m), Hòn Ba (1358m) ở thượng ngu
ồn sông Tranh… Vùng trung du là
vùng chuyển tiếp từ vùng núi đến đồng bằng có độ cao từ 100m đến dưới 800m.
Ở trung lưu sông Thu Bồn có các dãy núi chạy theo hướng bắc nam ở các
huyện: Tiên Phước, Hiệp Đức, Quế Sơn với những đỉnh núi cao từ 500-800m.
Các dải núi ở trung lưu chạy theo hướng bắc - nam cho nên độ dốc địa hình thấp
Nghiên cứu ứng dụng mô hình WETSPA và HECRAS mô phỏng, dự báo quá trình lũ trên hệ thống sông Thu Bồn-Vu Gia


4
dần theo hướng bắc-nam bắt đầu từ địa phận bắc huyện Trà My đến giáp phía
tây huyện Duy Xuyên. Đây là nơi hợp lưu của các sông nhánh tương đối lớn của
dòng chính sông Thu Bồn như các sông: Tranh, Trường, Tiên, Lân, Ngọn Thu
Bồn, Khe Diên, Khe Le. Địa hình vùng đồng bằng hệ thống sông Thu Bồn - Vu

Gia thấp dưới 30 m, tương đối bằng phẳng, gồm địa phận các huyện: Đại Lộc,
Duy Xuyên, Điện Bàn, Thă
ng Bình, thị xã Hội An, thị xã Tam Kỳ và huyện Hoà
Vang (thành phố Đà Nẵng). Ở đây có một số sông nhỏ như: Khe Công, Khe
Cầu, Quảng Huế. Trong đồng bằng có các dải cát chạy dọc theo bờ biển với độ
cao trên dưới 5m.
Địa chất
Trong lưu vực hệ thống sông Thu Bồn - Vu Gia có các loại đá sau đây [11]:
- Đá kết tinh Gơ-nai, amphibolit, đá phiến thạch anh cùng với các thành
tạo mác ma xâm nhập grano-dioxitgnai của vùng rìa
địa khối Kon Tum. Các loại
đá này phân bố chủ yếu ở vùng nam Quảng Nam, thuộc các huyện Trà My,
Phước Sơn, Tiên Phước và phía nam huyện Hiệp Đức.
- Đá gốc trầm tích cát bột kết hoặc đá mác ma xâm nhập thuộc phức hệ
Quế Sơn, phân bố rộng rãi ở vùng bắc Quảng Nam thuộc hầu hết các huyện Hiên,
Giàng, Quế Sơn, Hiệp Đức, vùng tây các huyện Hoà Vang, Đại Lộc, Duy Xuyên,
Thăng Bình và một ph
ần vùng cao phía tây các huyện Tam Kỳ, Núi Thành.
- Trầm tích đệ tứ gồm các thành tạo aluvi cổ và trẻ nằm rải rác ở một số
vùng đồi núi và đồng bằng ven biển, phân bố chủ yếu ở vùng đồng bằng ven
biển thuộc địa phận các huyện: Hoà Vang, Điện Bàn, đông Duy Xuyên, Hội An,
đông Thăng Bình, Tam Kỳ, Núi Thành.
Thổ nhưỡng
Trong lưu vực hệ thống sông Thu Bồn - Vu Gia có các nhóm đất dưới đây [11]:
- Nhóm đấ
t cồn cát và đất cát biển: Nhóm đất này có diện tích khoảng
9.779ha được hình thành ở ven biển của sông Thu Bồn từ Đà Nẵng đến Duy
Nghĩa với những dải cát rộng hẹp khác nhau tuỳ theo tương tác giữa sông biển
và dòng chảy sông.
- Nhóm đất mặn: Diện tích khoảng 3.058 ha, phân bố ở vùng phía đông

huyện Duy Xuyên, Hội An.
- Nhóm đất phèn: Phân bố ở vùng đông huyện Điện Bàn, chiếm diện tích
khoảng 629ha;
Nghiên cứu ứng dụng mô hình WETSPA và HECRAS mô phỏng, dự báo quá trình lũ trên hệ thống sông Thu Bồn-Vu Gia


5
- Nhóm đất phù sa phân bố ở hạ lưu sông Thu Bồn và một số vùng ở
trung lưu
- Nhóm đất xám bạc mầu phân bố ở hầu hết các huyện vùng trung du sông
Thu Bồn, diện tích 12.910ha;
- Nhóm đất vàng phân bố chủ yếu ở các huyện trung du và miền núi như
Trà My, Tiên Phước, Quế Sơn, Hiệp Đức , chiếm diện tích 275.041ha.
- Nhóm đất mùn đỏ trên núi phân bố chủ yếu ở vùng núi cao Trà My.
- Nhóm đất thung lũng dốc tụ phân bố
ở vùng trung du và núi cao Trà My,
Tiên Phước, Hiệp Đức, Quế Sơn , chiếm diện tích 3.997ha.
Thực vật
Là nơi giao lưu của nhiều luồng thực vật, cho nên thành phần thực vật
trong lưu vực sông Thu Bồn khá phong phú với các kiểu rừng dưới đây [11]:
- Kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm á nhiệt đới, phân bố từ độ cao trên
1.000m;
- Kiểu rừng kín nửa rụng lá hơi ẩm nhiệt đới;
- Ki
ểu rừng thưa cây lá rộng hơi khô nhiệt đới;
- Kiểu rừng thưa cây lá kim hơi khô nhiệt đới;
- Kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm á nhiệt đới núi thấp, phân bố ở độ
cao dưới 1.000m.
Tính đến tháng 12/1998, diện tích rừng tỉnh Quảng Nam là 439.748ha,
chiếm 38,5% diện tích toàn tỉnh, trong đó diện tích rừng tự nhiên 405.050ha,

rừng trồng 34.698 ha.
Mạng lưới sông suối
Hệ thống sông Thu Bồn- Vu Gia do dòng chính sông Thu Bồn và sông Vu
Gia t
ạo thành. Thượng lưu sông Thu Bồn được gọi là sông Tranh hay sông Tĩnh
Gia, bắt nguồn từ vùng núi cao trên 2.000m ở sườn đông nam dãy Ngọc Linh
chảy theo hướng gần bắc nam qua các huyện Trà My, Tiên Phước, Hiệp Đức và
Quế Sơn, rồi chảy qua Giao Thuỷ vào vùng đồng bằng qua các huyện Duy
Xuyên, Đại Lộc, Điện Bàn, Quế Sơn, đổ ra biển tại cửa Đại. Ở trung thượng lưu
sông Thu Bồn có một số sông nhánh tương
đối lớn như: sông Ghềnh, sông Ngọn
Thu Bồn, sông Vang, sông Chang (sông Khang) , sông Lâu (sông Trầu), sông
Diên, Khe Le, Khe Công.
Sau khi chảy qua Giao Thuỷ, sông Thu Bồn chảy vào vùng đồng bằng và
tiếp nhận nước sông Vu Gia từ phân lưu Quảng Huế đổ vào, sông Thu Bồn có
Nghiên cứu ứng dụng mô hình WETSPA và HECRAS mô phỏng, dự báo quá trình lũ trên hệ thống sông Thu Bồn-Vu Gia


6
phân lưu Bà Rén - Chiêm Sơn. Phụ lưu này chảy qua huyện Duy Xuyên - tiếp
nhận nước sông Ly Ly ở bờ phải, rồi lại chảy vào sông Thu Bồn ở gần cửa sông.
Với tên mới là sông Kỳ Lam. Dòng chính sông Thu Bồn chảy qua huyện Điện
Bàn và từ hạ lưu cầu Câu Lâu lại có tên là sông Câu Lâu. Sau đó, sông này tách
thành sông Hội An ở phía bờ tả và một phân lưu nhỏ ở dưới bờ hữu, phân lưu
này nhập v
ới sông Bà Rén và lại có tên gọi là sông Thu Bồn. Sông Hội An chảy
qua thị xã Hội An; sau đó nhập với sông Thu Bồn để đổ vào sông Cửa Đại, rồi
chảy ra cửa Đại.
Sông Kỳ Lam - sông Điện Bình, có các phân lưu: Cổ Cò, Vĩnh Điện. Suối
Cổ Cò lại tách thành phân lưu Tam Giáp và sông Thanh Quít. Các sông này đều

chảy vào sông Vĩnh Điện. Sông Vĩnh Điện dài 24 km chảy theo hướng bắc -
nam, tây nam - đông bắc, đổ vào sông Hàn rồi ch
ảy ra vịnh Đà Nẵng.
Sông Vu Gia bắt nguồn từ vùng núi cao phía tây-nam tỉnh Quảng Nam,
bao gồm nhiều nhánh sông lớn hợp thành (Sông Cái, sông Bung, sông Côn),
diện tích lưu vực khống chế tính đến ngã ba sông Vu Gia-Quảng Huế (Aí
Nghĩa) là 51.800km
2
. Sông Vu Gia có một số nhánh lớn gồm:
• Sông Cái: Bắt nguồn từ vùng núi cao trên 2.000m ở vùng biên giới Tây
Nam tỉnh Quảng Nam, đầu nguồn thuộc tỉnh Kon Tum (chiều dài sông
nằm trên địa phận tỉnh Kon Tum khoảng 38km). Sông chảy theo hướng từ
nam đến bắc rồi chuyển sang hướng từ tây nam đến đông bắc. Diện tích
lưu vực sông Cái tính đến trạm thủy văn Thành Mỹ là 1.850km
2
, với
chiều dài lòng sông chính là 130km.
• Sông Bung: Bắt nguồn từ vùng núi cao phía Tây Bắc tỉnh Quảng Nam,
chảy theo hướng Tây sang Đông. Diện tích lưu vực là 2.297km
2
, chiều dài
sông chính130km. Sông Bung có nhiều nhánh, trong đó nhánh sông A
Vương là lớn nhất có chiều dài 84km.
• Sông Côn: Bắt nguồn từ vùng núi Tây Bắc huyện Hiên - tỉnh Quảng Nam.
Diện tích lưu vực là 765km
2
, chiều dài sông tính đến cửa ra (cách cửa
sông Bung khoảng 15km về phía hạ lưu): 54km.
Các đặc trưng hình thái lưu vực hệ thống sông Thu Bồn - Vu Gia được
trình bày trong bảng 1.1

Nghiên cứu ứng dụng mô hình WETSPA và HECRAS mô phỏng, dự báo quá trình lũ trên hệ thống sông Thu Bồn-Vu Gia


7
Bảng 1.1: Đặc trưng hình thái lưu vực hệ thống sông Thu Bồn - Vu Gia [1]

Đặc trưng trung bình lưu vực
TT Sông Đổ vào
Độ cao nguồn
sông(m)
C.dài sông (km)
Chi
ề
u dài lưu vực
(km)
Diện tích lưu vực
(km
2
)
Độ cao (m)
Độ
dốc
(%
0
)
Độ
rộng
(km)

Mật độ
lưới
sông
(km/km
2
)
Hệ
số
hình
dạng
1 Thu Bồn cửa Đại 1600 205 148 10350 552 25,5 70 0,47 0,47
2 Đắc Se Vu Gia 350 34 33 297 790 19,3 9 0,2 0,27
3 Giang Vu Gia 1000 62 55 496 670 23,7 9 0,27 0,16
4 Bung Vu Gia 1300 131 74 2530 816 37 34 0,31 0,46
5 Côn Vu Gia 800 47 34 627 527 31 18,4 0,66 0,54
6 Tĩnh Yên Thu Bồn 2000 163 85 3690 453 21,3 43,4 0,41 0,51
7 Ly Ly Thu Bồn 525 36 31 279 204 5,7 9 0,26 0,37
8 Tuý
Loan
Vu Gia 900 30 25 309 271 15 10,3 0,57 0,5
11 Tam
Puele
Bung 900 45 38 384 826 32,2 10,1 0,23 0,26
12 Đắc Pơ
Rinh
Bung 1000 80 39 898 817 40 23 0,37 0,59
13 A Vương Bung 1000 31 28 200 587 28 7,1 0,64 0,26
15 Ghềnh
Ghềnh
Tịnh Yên 300 24 28 249 400 23,3 8,9 0,29 0,32

17 Tun Tịnh Yên 800 57 50 609 210 20,4 12,1 1,1 0,24
18 Khang Vu Gia 900 35 30 488 324 22,7 16,2 0,68 0,54
19 Ngọn
Thu Bồn
Tịnh Yên 600 13 13 126 317 22 9,7 0,23 0,75

Do đặc điểm địa lý, thủy văn của hệ thống sông ở miền Trung - Tây
Nguyên với lưu lượng mưa hằng năm rất lớn so với cả nước (từ 2.000 mm/năm
trở lên) nên hệ thống sông suối ở khu vực này ẩn chứa một tiềm năng thủy điện
rất lớn, đặc biệt là hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn thuộc các tỉnh Quảng Nam.
Theo tính toán của Công ty Tư vấn xây dựng điện 1, trên hệ thống sông Vu Gia
- Thu Bồn có tới 10 công trình thủy điện với tổng công suất lắp máy 1.279 Mw,
gấp 1,76 lần so với Nhà máy Thủy điện Yaly (Gia Lai - Kon Tum), sản lượng
điện bình quân hằng năm là 4.751,3 tỷ kWh. Trong đó có nhiều công trình thủy
điện có các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tốt có thể sớm đưa vào xây dựng được như
Nghiên cứu ứng dụng mô hình WETSPA và HECRAS mô phỏng, dự báo quá trình lũ trên hệ thống sông Thu Bồn-Vu Gia


8
A Vương 1, Sông Tranh 2, Đak Mi 4, Sông Bung 4, Sông Côn 2 và Đak Mi
1.vv Theo Phê duyệt Quy hoạch bậc thang thủy điện hệ thống sông Vu Gia -
Thu Bồn do Tổng Công ty Điện lực Việt Nam thực hiện, hệ thống sông Vu Gia -
Thu Bòn gồm 8 dự án thủy điện (Hình 1.1).
• Thủy điện A Vương, mực nước dâng bình thường (MNDBT)
380m, công suất lắp máy (NLM) 210 MW;
• Thủy điện Sông Boung 2, MNDBT 570m, NLM = 100 MW;
• Thủy điện Sông Boung 4, MNDBT 5230m, nhà máy thuỷ
điện trên
nhánh sông Giằng NLM = 220 MW;
• Thuỷ điện Sông Giằng, MNDBT 60m, NLM = 60 MW;

• Thủy điện Đak Mi 1, MNDBT 820m, NLM = 255 MW;
• Thủy điện Dak Mi 4, MNDBT 260, nhà máy thủy điện trên nhánh
sông Thu Bồn, NLM = 210 MW;
• Thủy điện Sông Côn 2, MNDBT 312,5m, NLM = 60 MW;
• Thủy điện Sông Tranh 2, MNDBT 170m, NLM = 135MW;
Các dự án thủy điện trên sông Vu Gia - Thu Bồn thực hiện đồng thời các
nhiệm vụ phát điện lên hệ thống điệ
n quốc gia; bổ sung nguồn nước về mùa kiệt
cho hạ du và tham gia giảm lũ, chậm lũ cho hạ du.
Trong tổng số 8 thủy điện nói trên, hiện đã có 2 thủy điện hiện đang được
xây dựng gồm A Vương và Sông Côn 2 (57MW).
Nghiên cứu ứng dụng mô hình WETSPA và HECRAS mô phỏng, dự báo quá trình lũ trên hệ thống sông Thu Bồn-Vu Gia


9

Hình 1.1: Bản đồ mạng lưới sông và các công trình thủy điện trên hệ thống sông Thu Bồn – Vu Gia
Nghiên cứu ứng dụng mô hình WETSPA và HECRAS mô phỏng, dự báo quá trình lũ trên hệ thống sông Thu Bồn-Vu Gia


10
Vùng biển Quảng Nam- Đà Nẵng có bờ biển dài 140km và có chế độ thủy
triều khá phức tạp, bờ biển dài nhưng triều ở phía bắc không hoàn toàn giống ở
phía nam, nhìn chung thuộc phạm vi khu vực có chế độ bán nhật triều không đều
chiếm ưu thế (mỗi ngày có 2 lần nước lên, 2 lần nước xuống không đều nhau),
nhưng mỗi tháng đều có xuất hiện một số ngày nhật triều (m
ỗi ngày có 1lần nước
lên, 1 lần nước xuống). Triều ở Quảng Nam thuộc loại triều yếu, chênh lệch giữa
đỉnh và chân triều những ngày triều lớn có thể từ 1,04-1,46m, trung bình 0,8-
1,2m. Phạm vi ảnh hưởng triều sông Thu Bồn thường cách cửa biển không quá

30-40km. Tại cửa Đại biên độ triều trung bình 1,2m, lớn nhất 1,5m, khả năng
truyền vào trong xa hơn các sông khác; tại Câu Lâu cách cửa Đại 16km biên độ
triều trung bình 0,95m, cao nhất 1,96m. Tại c
ầu Kỳ Lam biên độ triều còn 0,2-
0,4m, nhưng đến Giao Thủy thì không còn ảnh hưởng của triều nữa.
1.1.2 Đặc điểm mưa và hình thế thời tiết gây mưa
Lưu vực sông Thu Bồn – Vu Gia có lượng mưa trung bình năm từ
1.960mm đến hơn 4.000mm. Thượng lưu các sông ở khu vực miền núi phía tây
và tây nam tỉnh Quảng Nam có lượng mưa lớn (trên 3000 mm), lớn nhất là khu
vực Trà My: 4050mm. Vùng đồng bằng ven biển có lượng mưa trung bình nă
m
khoảng 2.000-2.400 mm (Hình 1.2).
Mưa biến đổi theo mùa: Mùa mưa và mùa khô (mùa ít mưa). Mùa mưa
hàng năm thường xuất hiện vào các tháng IX-XII, chiếm tới 60-80% tổng lượng
mưa năm, còn trong mùa khô chỉ chiếm 20-40%. Trong mùa khô, tháng V, VI
hàng năm thường có mưa tiểu mãn. Số liệu quan trắc trong thời kỳ 1975-2000
cho thấy, lượng mưa tháng lớn nhất tại Trà My đạt tới 1.894mm (X-1981);
1.716mm (XI-1985); 1.495mm (XI-1999). Lượng mưa ngày lớn nhất ứng với
tần suất 5% đạt tớ
i 800-1.000mm ở thượng lưu, 500-700mm ở hạ lưu [20]. Nhìn
chung, mưa giảm dần từ thượng lưu xuống hạ lưu.
Nghiờn cu ng dng mụ hỡnh WETSPA v HECRAS mụ phng, d bỏo quỏ trỡnh l trờn h thng sụng Thu Bn-Vu Gia


11
Lợng ma mùa cạn, mùa lũ và ma năm các trạm
0.0
500.0
1000.0
1500.0

2000.0
2500.0
3000.0
3500.0
4000.0
4500.0
Trà My
Tiên Phớc
Hiệp đức
Nông Sn
Giao Thuỷ
Câu Lâu
Khâm Đức
Hiên
Thành Mỹ
Hội Khách
ái Nghĩa
Cẩm Lệ
Trạm
X(mm)
Mùa lũ
Mùa cạn
Ma năm

Hỡnh 1.2: Lng ma mựa cn, mựa l v ma nm ca cỏc trm trờn lu
vc sụng Thu Bn-Vu Gia [20]
Ma l ln vựng ven bin Min Trung núi chung v h thng sụng Thu
Bn - Vu Gia núi riờng thng do cỏc hỡnh th thi tit nh: bóo, ỏp thp nhit
i, khụng khớ lnh, di hi t nhit i v cỏc nhiu ng nhit i khỏc nh
giú ụng (ch yu l súng ụng) gõy nờn. Cỏc hỡnh th thi tit ny n

c
hoc kt hp vi nhau cựng tỏc ng. c bit, mt s trng hp, bóo, ỏp thp
nhit i b liờn tip gõy ma l c bit ln trờn din rng.
Trong gn 40 nm qua, trn l XI-1964 do bóo gõy ra l ln nht. Trong
vũng 13 ngy t 4 n 16/XI/1964 ó cú 3 cn bóo liờn tip b vo Quy
Nhn, Tuy Ho, Nha Trang kt hp vi khụng khớ lnh gõy ra trn ma l rt
ln trờn cỏc sụng su
i min Trung. Trờn h thng sụng Thu Bn xut hin l
lch s.
Khi bóo v ỏp thp nhit i n thun nh hng trc tip n khu vc
thng gõy ra ma vi lng ma trung bỡnh 120-200mm trong thi gian
khong 2 ngy; tng lng ma ln nht trong mt t cú th ti 300-400mm
ng bng v 500-600 mm min nỳi hoc ln hn.
Khụng khớ lnh trn t phớa bc xu
ng cng gõy ra ma trờn din rng vi
lng ma 100-200mm, cú khi trờn 300mm. c bit, s kt hp tỏc ng gia
khụng khớ lnh vi bóo, ỏp thp nhit i hay di hi t nhit i, i giú ụng
s gõy ra ma c bit ln trờn din rng. Trn l ln nht trong nm 1998
Nghiên cứu ứng dụng mô hình WETSPA và HECRAS mô phỏng, dự báo quá trình lũ trên hệ thống sông Thu Bồn-Vu Gia


12
sông Thu Bồn là do cơn bão số 5 kết hợp với không khí lạnh và dải hội tụ nhiệt
đới gây nên với lượng mưa đặc biệt lớn như Trà My 1.001mm, Tam Kỳ 674mm.
Đầu tháng XI năm 1999, do ảnh hưởng của không khí lạnh có cường độ
mạnh, kết hợp với hoạt động của dải hội tụ nhiệt đới có trục đi qua Nam Bộ,
trong các ngày 1 đến 6/XI đã có mưa lớn ở l
ưu vực sông Thu Bồn – Vu Gia, với
tâm mưa ở Quảng Nam - Đà Nẵng (750-1450 mm). Mưa ở trung hạ lưu sông
Thu Bồn, Vu Gia lớn hơn ở thượng lưu.

Tiếp sau đó, do ảnh hưởng của không khí lạnh kết hợp với hoạt động của đới
gió đông tương đối mạnh và trong 2, 3 ngày đầu có áp thấp nhiệt đới di chuyển qua
vùng biển nam Cà Mau, nên trong các ngày
1-7/XII/1999 đã xảy ra một trận mưa rấ
t lớn với trung tâm mưa ở nam Quảng Nam.
Lưu vực sông Tam Kỳ, lưu vực sông Vu Gia, nhất là thượng nguồn các sông Cái,
Bung lượng mưa phổ biến từ 370-550mm, thượng nguồn sông Thu Bồn từ 400-
800mm; vùng trung và hạ lưu có lượng mưa tương đối lớn từ 650-2.000mm. Hai
trận mưa này không những đạt kỷ lục về tổng lượng mưa trận mà còn đạt kỷ lục về
cường độ m
ưa (lượng mưa lớn nhất trong các thời đoạn: 6, 12 và 24 giờ) không
những ở nước ta mà cũng thuộc lại lớn hiếm gặp trên thế giới. [9]
1.1.3 Đặc điểm dòng chảy lũ hệ thống sông Thu Bồn – Vu Gia
Mùa lũ hàng năm trong hệ thống sông Thu Bồn – Vu Gia từ tháng IX đến
tháng XII. Trong mỗi mùa lũ thường có từ 3-5 trận lũ lớn. Các đợt lũ thường
liên tiếp xẩy ra trong thời gian ng
ắn tạo nên đường quá trình lũ có dạng nhấp
nhô nhiều đỉnh. Lũ trong hệ thống sông Thu Bồn – Vu Gia xảy ra dồn dập trong
thời gian không dài và các trận lũ thường là lũ kép từ 2 đỉnh trở lên.
Một trong những đặc điểm lũ trong hệ thống sông Thu Bồn – Vu Gia là lũ
lên nhanh, xuống nhanh với biên độ và cường suất lũ lớn ở thượng và trung lưu,
lũ lên tương đối nhanh nhưng rút chậm
ở hạ lưu.
Ở thượng lưu và trung lưu các sông, do cường suất mưa lớn, địa hình dốc,
lòng sông hẹp nên lũ lên nhanh xuống nhanh với cường suất lũ lên trung bình
khoảng 30-70cm/giờ, lớn nhất tới 100-400cm/giờ. Biên độ lũ 5,0-14,0m như:
trận lũ XI/1999, biên độ lũ tại Thành Mỹ: 10,95m, tại Hiệp Đức 12,58m, tại Sơn
Tân: 13,85m, tại Nông Sơn: 11,7m.
Ở hạ lưu, do độ dốc lòng sông nhỏ (2%o
trong đoạn sông từ Thành Mỹ

đến Ái Nghĩa, 0,08%o từ Ái Nghiã đến Câu Lâu, 0,04%o từ Câu Lâu ra biển) và
hơn nữa do có nhiều phân lưu đổ ra biển cũng như tác động của thuỷ triều, địa