ĐỂ CƯƠNG: Nghiên cứu, xây dựng các phương án cảnh báo lũ cho sông Luỹ từ các hình thể thời tiết điển hình gây mưa lớn

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN

ĐỂ CƯƠNG NGHIÊN CỨU
TÊN ÐỀ TÀI
Nghiên cứu, xây dựng các phương án cảnh báo lũ cho sông Luỹ từ các
hình thể thời tiết điển hình gây mưa lớn

Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Thu Hiền
Lớp: ĐH1T
Giảng viên hướng dẫn: TS. Huỳnh Phú

HÀ NỘI – 10/2014


I .Đặt vấn đề
Sông Lũy bắt nguồn từ vùng núi cao nguyên Di Linh –Lâm Đồng đổ vào
địa phận Bình Thuận trải dài gần như hết huyện Bắc Bình trước khi đổ ra cửa
biển Phan Rí. Sông có diện tích lưu vực 1.910km2, dài khoảng 98km và riêng
Bình Thuận đã chiếm 80% chiều dài
Sông chạy song song với quốc lộ 1A, tiếp nhận nước của tất cả các nhánh
sông suối nhỏ cũng như tạo thành những đoạn sông ngắn và dốc nên khi trời
mưa thường có lũ và lũ lên nhanh.Mùa mưa thường bắt đầu từ tháng 5 đến
tháng 10 gây thiệt hại nghiêm trọng cho người và tài sản
Vì vậy đòi hỏi chúng ta phải nghiên cứu xác định các hình thế thời tiết –
nhân tố chính gây mưa lũ. Khái quát các mối quan hệ thời tiết – mưa lũ ,phân
tích mưa để dự báo xây dựng phương án cảnh báo lũ cho sông luỹ từ các hình
thể thời tiết gây mưa lớn nhằm đáp ứng được việc phòng chống lũ , dự báo
được chính xác mực nước để tránh thiên tai , giảm bớt thiệt hại do lũ gây ra
Vì vậy em chọn đề tài Nghiên cứu xác định các mẫu phân bố mưa , xây

dựng các phương án cảnh báo lũ cho sông Luỹ từ các hình thể thời tiết điển
hình gây mưa lớn


CHƯƠNG I . TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
1. Đặc điểm tự nhiên
1.1. Vị trí địa lý

1.2

Hình ảnh: Lưu vực sông luỹ
Sông Lũy bắt nguồn từ vùng núi cao nguyên Di Linh –Lâm Đồng đổ vào
địa phận Bình Thuận trải dài gần như hết huyện Bắc Bình trước khi đổ ra cửa
biển Phan Rí. Sông có diện tích lưu vực 1.910km2, dài khoảng 98km và riêng
Bình Thuận đã chiếm 80% chiều dài nên đây là con sông lớn thứ 2 ở tỉnh. Là
con sông đổ ra biển Đông
Sông chạy song song với quốc lộ 1A, tiếp nhận nước của tất cả các nhánh
sông suối nhỏ cũng như tạo thành những đoạn sông ngắn và dốc nên khi trời
mưa thường có lũ và lũ lên nhanh .
Vị trí địa lý của lưu vực sông là
Kinh độ : 108độ 20’
Vĩ độ :11độ 12’
Phía đông giáp với lưu vực sông Lòng Sông
Phía Tây giáp với lưu vực sông cái Phan Thiết
Phía Nam giáp biển Đông
Phía Bắc giáp với lưu vực sông Đa Nhim ( thượng nguồn sông đồng Nai )
Đặc điểm địa hình
80% chiều dài của sông Luỹ nằm ở Bình Thuận chủ yếu là đồi núi thấp,
đồng bằng ven biển nhỏ hẹp, địa hình hẹp ngang kéo theo hướng đông

bắc - tây nam, phân hoá thành 4 dạng địa hình chính gồm đất cát và cồn cát
ven biển chiếm 18,22%, đồng bằng phù sa chiếm 9,43%, vùng đồi gò chiếm
31,65% và vùng núi thấp chiếm 40,7% diện tích đất tự nhiên
Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, nhiều nắng, nhiều
gió, không có mùa đông và khô hạn nhất cả nước. Khí hậu nơi đây phân hóa
thành 2 mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô. Mùa mưa thường bắt đầu từ tháng
5 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau.
Hướng chảy của sông luỹ phụ thuộc vào dạng địa hình : phần thượng du
theo hướng Bắc Nam , phần trung du theo hướng Tây Bắc – Đông Nam , phần
hạ du theo hướng Tây Đông
1.3

Đặc điểm khí hậu
Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, nhiều nắng, nhiều
gió và trong vùng mưa XVII chịu ảnh hưởng của gió mùa khô và có những
đặc điểm của khí hậu nhiệt đới ẩm, mưa nhiều nên khí hậu nơi đây phân hóa
thành 2 mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô.
1.3.1.Mùa mưa
Mùa mưa thường bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10
Nhiệt độ trung bình khoảng 23 ÷ 26oC
Lưu lượng nước trung bình vào mùa mưa là 38.9 m3/s
1.3.2. Mùa khô
Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau
Nhiệt độ trung bình khoảng 32 ÷ 34oC
Lưu lượng nước trung bình vào mùa khô là 1.5 m3/s
1.4 Mưa
Lượng mưa trung bình tháng của trạm Sông Luỹ

Tháng 1

2

3

Trạm
sông

0.0

17.5 18

0.1

4

5

6

7

8

9

10

11

12

116

163

12
6

14
8

16
8

198

58.
6

3.7

Luỹ
Mưa lớn bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10
1.5 . Gió
Tốc độ gió lớn nhất không kể hướng được tính từ trạm Phan Thiết
P(%)
V(m/s)

2
50.0

4
23.7

25
19.9

50
17.7

Bảng 1.2 Tốc độ gió
Theo trạm Phan Thiết thì lưu vực sông luỹ chịu ảnh hưởng của 2 loại gió chính :
Gió Tây : Thường thổi từ tháng 5 đến tháng 10 được hình thành từ vịnh
Băng Gan , mang theo nhiều hơi nước và gây mưa nhiều. Trong tháng này
nhiệt độ và độ ẩm cao hơn so với trung bình năm nhưng lượng bốc hơi và số
giờ nắng thấp .
Gió Đông : Thường thổi từ tháng 11đến tháng 4 , có nguồn gốc từ bắc bán
cầu có độ ẩm rất thấp gây ra tình trạng khô hạn.Trong những tháng này nhiệt
độ thấp hơn nhiệt độ trung bình năm , còn số giờ nắng và bốc hơi lại cao hơn
so với trung bình năm.
1.6 Nhiệt Độ
Chế độ nhiệt trên lưu vực phản ảnh đặc thù chung của miền núi nhưng có
những nét chung của từng vùng .
Sự dao động nhiệt độ giữa ngày và đêm cũng có sự khác biệt
Bảng 1.3.Nhiệt độ tại trạm Phan Thiết
Tháng 1
2
3

4
5
6
7
8
9
10 11 12 tb
Ttb
25,1 25.3 26.6 28.4 28. 27.8 27.2 27.1 26.9 27.1 26.4 25.1
Tmax
32.9 33.7 32.4 37.2 37.2 35.8 35 34.2 35.5 33.8 34.2 33.6
Tmin
18 17.3 18.3 22.6 22.9 21.8 31.6 23.2 22.4 21.6 19.2 18.2
1.7. Độ ẩm
Khu vực có nền nhiệt độ tương đối cao

26.8
34.6
20.6


Bảng 1.4 Độ ẩm tại tạm Pham Thiết (%)
Tháng 1
2
3
4
5
6
7
8

9
10 11 12 tb
Htb
74.3 75. 76. 76. 79. 81. 83.0 85. 85. 83. 78. 74. 79.
2
2
5
0
5
3
3
3
8
8
3
Hmax 93.0 94. 66. 94. 97. 97. 98.0 98. 98. 97. 98. 98. 96.
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
4
Hmin 41.0 51. 45. 49. 44. 41. 48.0 52. 52. 49. 36. 40. 45.
0
0

0
0
0
0
0
0
0
0
7
Sự thay đổi độ ẩm trong năm phù hợp với chế độ mưa , những tháng mùa
mưa có độ ẩm cao , những tháng mùa khô có độ ẩm thấp . Độ ẩm bình quân
của trạm Phan Thiết là 79.3%
1.8. Bức xạ mặt trời
Bảng 1.5 Số giờ nắng trung bình ngày tại trạm Phan Thiết (giờ/ngày )
tháng 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11
12
tb
Số
9.4 9.3 9.8 9.85 8.0 7.1 7.2 6.6 6.5 6.6 7.34 8.87 8.0
Giờ
1

7
2
8
9
8
6
2
6
8
Nắng
Nằm trong vùng khô hạn bậc nhất nước ta trung bình là 8.08 (giờ/ngày) , số
giờ nắng bình quân là 2910(giờ/năm)
Về mùa khô số giờ nắng cao trung bình 9.45(giờ/ngày)
2. Đặc điểm địa chất và chế độ thuỷ văn lưu vực sông luỹ
2.1 Hệ Thống sông ngòi
Hệ thống sông ngòi thuỷ văn của tỉnh Bình thuận gồm có 7 lưu vực sông
chính là: sông Lòng Sông, Sông Luỹ, sông Cái, sông Cà Ty, sông Phan, sông
Dinh, sông La Ngà. Tổng diện tích lưu vực các sông là 9.880 km2 với chiều
dài 663 km.
2.2 . Tình hình phát triển kinh tế xã hội
Kinh tế - Xã hội năm 2002
Tốc độ tăng trưởng GDP bình quân là 12%/ năm.
Thu nhập bình quân đầu người đạt 253 USD, bằng 63,25% mức bình quân
cả nước.
Cơ cấu phát triển các ngành kinh tế:
+ Nông - lâm - thuỷ sản:
42,4%.
+ Công nghiệp - XDCB:
23%.
+ Thương mại - dịch vụ:

34,6%.


2.3 .Đặc điểm địa chất , các mẫu phân bố mưa
Ðịa hình: Ðại bộ phận là đồi núi thấp, đồng bằng ven biển nhỏ hẹp. Ðịa
hình hẹp về chiều ngang, kéo dài theo hướng Ðông Bắc - Tây Nam, phân hoá
thành 3 dạng chính sau:
Ðồi cát và cồn cát ven biển chiếm 18,22% diện tích tự nhiên, phân bố dọc
ven biển từ Tuy Phong đến Hàm Tân.
Ðồng bằng phù sa chiếm 9,43% diện tích tự nhiên gồm: Ðồng bằng phù sa
ven biển, ở các lưu vực sông Lòng Sông đến sông Dinh độ cao không quá 12
m đồng bằng thung lũng sông La Ngà,độ cao từ 90-120 m.
Vùng đồi gò chiếm 31,66% diện tích, độ cao từ 30 ? 50m kéo dài
theo hướng Ðông Bắc - Tây Nam từ phía Bắc huyện Bắc Bình đến Ðông Bắc
huyện Ðức Linh.


2.4 . Tổng quan về ngiên cứu lưu vực sông Luỹ
Lưu vực sông luỹ là vùng có khí hậu hết sức khắc ngiệt lượng mưa nhỏ
(X=1017mm) mà lượng bốc hơi lớn (1132mm) sông suối ngắn , độ dốc lưu
vực lớn chỉ có dòng chảy vào mùa mưa
Địa hình của tỉnh có thể chia làm 3 vùng : vùng đồi núi , vùng đồng bằng
và vùng ven biển mỗi vùng phân bố mưa khác nhau
Hình thế thời tiết gây mưa
Mưa sinh lũ thường có liên quan đến sự phát triển của những nhiễu động
trong hình thế thời tiết, qua thống kê các trận mưa, lũ lớn ở khu vực xác định
được các hình thế thời tiết chủ yếu sau đây:
Gió mùa Tây Nam hoạt động mạnh gây mưa lớn
Bão hoặc áp thấp nhiệt đới
Bão hoặc ATNĐ kết hợp với không khí lạnh

Không khí lạnh kết hợp với dải hội tụ nhiệt đới có trục từ vĩ độ 10 - 13N


CHƯƠNG II
XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN CHO LƯU VỰC SÔNG LUỸ
2.1 . Lựa chọn mô hình
Trên thế giới việc nghiên cứu , áp dụng các mô hình thuỷ văn , thuỷ lực
trong việc diễn toán lũ trong sông đã được sử dụng khá phổ biến , nhiều mô
hình đã được xây dựng và áp dụng dự báo lũ cho hệ thống sông , cho công tác
quy hoạch phòng chống lũ
Một số mô hình đã được áp dụng có hiệu quả trong việc diễn toán dòng chảy
của hệ thống sông và vùng ngập lụt của nước ta như mô hình Nam , mô hình
Mike và đạt kết quả rất tốt
Từ các hình thế thời tiết gây mưa lớn ta xây dựng phương án cảnh báo
lũ cho sông Luỹ .
Việc xây dựng một phương án dự báo lũ có vai trò quan trọng trong
việc phòng chống và giảm nhẹ thiên tai.
Xây dựng phương án dự báo, cảnh báo lũ và xây dựng bản đồ cảnh báo
ngập lụt ta
2.2 . Giới thiệu mô hình
2.2.1 Mô hình Nam
a) Khái quát về mô hình Nam
Được xây dựng năm 1982 tại khoa thuỷ văn viện kỹ thuật thuỷ động lực và
thuỷ lực thuộc đại học kỹ thuật Đan Mạch . Mô hình Nam được chuyển giao
cho trên 100 tổ chức trên thế giới và được ứng dụng khá thành công ở Việt
Nam và cho kết quả khả quan .Mô hình dựa trên nguyên tắc các bể chứa theo
chiều thẳng đứng và hồ chứa tuyến tính . Mô hình tính quá trình mưa - dòng
chảy theo các tính liên tục hàm lượng ẩm trong năm bể chứa riêng biệt tương
tác lẫn nhau .
b) Cấu trúc của mô hình Nam

Mô hình Nam mô phỏng quá trình mưa dòng chảy bằng việc tính toán liên tục
lượng nước trong bốn bể chứa có quan hệ với nhau mà chúng diễn tả các
thành phần vật lý khác nhau trong lưu vực .Những bể chứa này bao gồm : Bể
chứa tuyết , bể chứa mặt , bể chứa tầng sát mặt (vùng rễ cây) và cuối cùng là
bể chứa ngầm .
Mô hình được xây dựng trên nguyên tắc sắp xếp một số các bể chứa theo
chiều thẳng đứng và 2 bể chứa tuyến tính nằm ngang.


- Bể chứa tuyết tan
Bể chứa tuyết tan được kiểm soát bằng các điều kiện nhiệt độ. Đối với điều
kiện khí hậu nhiệt đới ở Việt Nam, không xét đến bể chứa này
- Bể chứa mặt
Lượng ẩm trữ trên bề mặt của thực vật, lượng nước điền trũng trên bề mặt lưu
vực và lượng nước trong tầng sát mặt được đặc trưng bởi lượng trữ ẩm bề
mặt. Giới hạn trữ nước tối đa trong bể chứa này được ký hiệu bằng Umax.
Lượng nước U trong bể chứa mặt sẽ giảm dần do bốc hơi, do thất thoát theo
phương nằm ngang (dòng chảy sát mặt) . Khi lượng nước này vượt quá
ngưỡng Umax thì một phần của lượng nước vượt ngưỡng Pn này sẽ chảy vào
suối dưới dạng chảy tràn trên bề mặt, phần còn lại sẽ thấm xuống bể ngầm.
Lượng nước ở bể chứa mặt bao gồm lượng nước mưa do lớp phủ thực vật
chặn lại, lượng nước đọng lại trong các chỗ trũng và lượng nước trong tầng
sát mặt.
- Bể chứa tầng sát mặt (vùng rễ cây)
Bể này thuộc tầng rễ cây, là lớp đất mà thực vật có thể hút ẩm để thoát ẩm.
Giới hạn trên của lượng ẩm tối đa trong bể chứa này được kí hiệu là Lmax.
Lượng ẩm của bể chứa sát mặt được đặc trưng bằng đại lượng L, phụ thuộc
vào lượng tổn thất thoát hơi của thực vật. Lượng ẩm này cũng ảnh hưởng đến
lượng nước sẽ đi xuống bể chứa ngầm để bổ sung nước ngầm. T số L/Lmax
biểu thị trạng thái ẩm của bể chứa.

Bốc thoát hơi nƣớc của thực vật đƣợc ký hiệu là Ea, tỷ lệ với lượng bốc thoát
hơi bể chứa mặt (Ep). Bốc thoát hơi nước thực vật là để thỏa mãn nhu cầu bốc
hơi của bể chứa mặt. Nếu lượng ẩm U trong bể chứa mặt nhỏ hơn bốc thoát
hơi thực đo thì bể chứa mặt bị bốc hơi hết. Lượng bốc hơi còn thiếu sẽ được
bổ sung từ tầng dưới Ea . Ban đầu nó sẽ bốc hơi lượng ẩm trong đất ở tầng
dưới còn thừa ở các giai đoạn trước nếu thiếu nó tiếp tục bốc hơi lượng nước
chứa trong đất ở tầng dưới. Do đó lượng bốc thoát hơi Ea phụ thuộc vào
lượng trữ ẩm có trong đất .
l - Bể chứa ngầm
Lượng nước bổ sung cho dòng chảy ngầm phụ thuộc vào độ ẩm của đất trong
tầng rễ cây.Mưa hoặc tuyết tan trước tiên đi vào bể chứa mặt. Lượng nước U
trong bể chứa mặt liên tục tiêu hao do bốc thoát hơi và thấm ngang để tạo
thành dòng chảy sát mặt .Khi lượng nước U vượt quá giới hạn Umax, phần


lượng nước thừa sẽ tạo thành dòng chảy tràn để tiếp tục chảy ra sông, phần
còn lại sẽ thấm xuống các bể chứa tầng dưới và bể chứa tầng ngầm.
Lượng cấp nước ngầm được chia ra thành 2 bể chứa: bể chứa nước ngầm tầng
trên và bể chứa nước ngầm tầng dưới. Hoạt động của hai bể chứa này như các
hồ chứa tuyến tính với các hằng số thời gian khác nhau. Nước trong hai bể
chứa này sẽ tạo thành dòng chảy ngầm.
Dòng chảy tràn và dòng chảy sát mặt được diễn toán qua một hồ chứa tuyến
tính thứ nhất. Sau đó, tất cả các thành phần dòng chảy được cộng lại và diễn
toán qua một hồ chứa tuyến tình thứ hai. Cuối cùng sẽ được dòng chảy tổng
cộng tại cửa ra.
c) Các thông số của mô hình
- Umax: Là lượng nước tối đa trong bể chứa mặt (mm)
- Lmax: Lượng ẩm lớn nhất trong bể chứa tầng rễ cây (mm)
- CQOF: Là hệ số dòng chảy mặt, không thứ nguyên, phản ánh điều kiện
thấm

- TOF: Là ngưỡng dưới của dòng chảy tràn
- TIF: Là ngưỡng dưới của dòng chảy sát mặt
- TG: Là giá trị ngưỡng tầng rễ cây
- CKIF: Là hệ số thời gian dòng chảy sát mặt, nó chính là phần U tạo thành
dòng chảy sát mặt trong một đơn vị thời gian.
- CK12: Là hằng số thời gian chảy truyền của dòng chảy mặt
- CKBF: Là hằng số thời gian chảy truyền của dòng chảy ngầm
Các thông số trên được xác định thông qua hiệu chỉnh mô hình
Những giá trị thường gặp của các thông số chính:
-

Umax
Lmax
CQOF
CKIF
TOF
TIF
TG
CK12
CKBF

: (5 – 35 mm)
: (50 – 350 mm)
: (0.01 – 0.99 mm)
: (50 – 1000 giờ)
: (0.0 – 0.9)
: (0.0 – 0.9)
: (0.0 – 0.9)
: (3 – 72 giờ)
: (500 – 5000 giờ)

2.2.2 Mô hình Mike


Do Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI) xây dựng. mô hình tính toán cân bằng
nước hệ thống trên cơ sở xác định tối ưu nhất lượng nước đến (mưa - dòng
chảy) và lượng nước yêu cầu của các ngành kinh tế đối với việc quy hoạch
tổng hợp và quản lý tài nguyên nước lưu vực sông
Có thể giải quyết các bài toán cơ bản trong lĩnh vực tài nguyên nước
Trong mô hình mike có mô hình mike 11 với các ứng dụng trong mô hình :
-Dự báo lũ và vận hành hồ chứa
- Mô phỏng các công trình và biện pháp phòng chống lũ
-Vận hành các hệ thống tưới tiêu trên bề mặt
- Thiết kế hệ thống kênh mương và tưới tiêu
- Ngiên cứu hiện tượng nước dâng do bão và sự truyền triều trong sông và
cửa sông
2.3. Thu thập và phân tích số liệu
2.4. Thành lập mô hình