Nghiên cứu ứng dụng mô hình Mike 11 – GIS dự báo lũ và cảnh báo ngập lụt cho lưu vực sông Lại Giang tỉnh Bình Định
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.07 MB, 31 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
NGUYỄN NGỌC TUYẾN
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 – GIS DỰ BÁO LŨ VÀ
CẢNH BÁO NGẬP LỤT CHO LƢU VỰC SÔNG LẠI GIANG TỈNH BÌNH
ĐỊNH
Chuyên ngành: Thủy văn học
Mã số: 60440224
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. ĐẶNG THANH MAI
PGS.TS. TRẦN NGỌC ANH
Hà Nội – 2016
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến hai thầy cô hướng dẫn TS.
Đặng Thanh Mai và PGS.TS.Trần Ngọc Anh đã chỉ bảo và hướng dẫn tôi hoàn thành
luận văn này. Tôi xin cảm ơn các thầy cô và cán bộ trong khoa Khí tượng Thủy văn và
Hải dương học đã tận tình giảng dạy kiến thức, giúp đỡ, tạo điều kiện về thời gian, cơ sở
vật chất trong suốt thời gian học tập tại nhà trường. Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo
Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Đồng Bằng Bắc Bộ nơi tôi đang công tác đã tạo điều
kiện về mặt thời gian. Các đồng nghiệp Phòng Quản lý mạng lưới trạm và Dự báo đã
chia sẻ công việc để bản thân có điều kiện hoàn thành khóa học. Cuối cùng, tôi xin gửi
lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè, những người luôn bên cạnh tạo mọi điều
kiện tốt nhất và động viên giúp đỡ trong suốt quá trình học tập.
Do thời gian và kinh nghiệm hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những thiếu
sót, vì vậy tôi rất mong sự góp ý của các thầy cô và các bạn để luận văn được hoàn thiện
hơn.
Học Viên
Nguyễn Ngọc Tuyến
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 2
MỤC LỤC .................................................................................................................. 3
DANH MỤC CÁC BẢNG ......................................................................................... 6
DANH MỤC CÁC HÌNH .......................................................................................... 7
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 9
CHƢƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ LŨ LỤT LƢU VỰC SÔNG LẠI
GIANG ..................................................................................................................... 11
1.1.Đặc điểm chung lƣu vực sông Lại Giang........................................................ 11
1.2.Điều kiện địa hình và mặt đệm[2] ................................................................... 12
1.2.1. Địa hình.................................................................................................... 12
1.2.2. Mặt đệm và thổ nhƣỡng ........................................................................... 13
1.3. Mạng lƣới khí tƣợng thủy văn ....................................................................... 14
1.3.1 Mạng lƣới sông suối ................................................................................. 14
1.3.2. Mạng lƣới trạm quan trắc khí tƣợng thủy văn ......................................... 15
1.4. Nguyên nhân hình thành và một số đặc điểm của chế độ mƣa – lũ[2] .......... 16
1.4.1. Bão và áp thấp nhiệt đới .......................................................................... 16
1.4.2. Đặc điểm mƣa và hình thế thời tiết gây mƣa ........................................... 17
1.4.3.Đặc điểm chung về chế độ dòng chảy lũ .................................................. 22
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC MÔ HÌNH VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
DỰ BÁO LŨ ............................................................................................................ 26
2.1.Tình hình nghiên cứu về mô hình thủy văn, thủy lực ở trên thế giới và Việt Nam[1]
............................................................................................................................... 26
2.1.1. Một số nghiên cứu dự báo lũ trên thế giới ............................................... 26
2.1.2. Một số nghiên cứu dự báo lũ ở Việt Nam ............................................... 27
2.2. Một số phƣơng pháp dự báo lũ đang đƣợc áp dụng trên lƣu vực sông Lại Giang
............................................................................................................................... 28
2.3. Lựa chọn mô hình .......................................................................................... 28
2.3.1. Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE NAM[4] ................................................ 29
2.3.2. Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE 11 – GIS[4]Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE – GIS DỰ BÁO LŨ VÀ CẢNH BÁO
NGẬP LỤT LƢU VỰC SÔNG LẠI GIANG .......... Error! Bookmark not defined.
3.1. Tài liệu khí tƣợng thủy văn ........................... Error! Bookmark not defined.
3.2. Ứng dụng mô hình Mike NAM cho lƣu vực sông Lại GiangError! Bookmark
not defined.
3.2.1.Thiết lập mô hình Mike NAM .................. Error! Bookmark not defined.
3.2.2. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình............ Error! Bookmark not defined.
3.3. Ứng dụng mô hình thủy lực Mike 11 – GIS tính toán thủy lực lƣu vực sông Lại
Giang ..................................................................... Error! Bookmark not defined.
3.3.1. Chuẩn bị tài liệu địa hình ......................... Error! Bookmark not defined.
3.3.2.Xây dựng mạng thủy lực 1 chiều trong sôngError! Bookmark not defined.
3.3.3.Kết nối các dữ liệu biên cho mô hình thủy lực một chiều và thiết lập mô hình
MIKE GIS .......................................................... Error! Bookmark not defined.
3.4. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE 11 – GISError! Bookmark not defined.
3.4.1. Hiệu chỉnh MIKE 11 ............................... Error! Bookmark not defined.
3.4.2. Kiểm định MIKE 11 ................................ Error! Bookmark not defined.
3.4.3. Kết quả kiểm định của mô hình MIKE 11 – GIS ... Error! Bookmark not
defined.
3.5.Ứng dụng bộ mô hình Mike 11 – GIS dự báo lũ và cảnh báo ngập lụt lƣu vực sông
Lại Giang ............................................................... Error! Bookmark not defined.
3.5.1.Cơ sở khoa học đánh giá phƣơng án dự báoError! Bookmark not defined.
3.5.2.Xây dựng quy trình tiến hành dự báo ....... Error! Bookmark not defined.
3.5.3. Dự báo thử nghiệm .................................. Error! Bookmark not defined.
Số liệu mƣa đƣợc khai thác từ mô hình số trị ECMWF: .. Error! Bookmark not
defined.
3.5.4. Kết quả dự báo thử nghiệm...................... Error! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................. Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 29
PHỤ LỤC ................................................................. Error! Bookmark not defined.
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1: Bảng thống kê các trạm khí tƣợng thủy văn lƣu vực sông Lại Giang ........ 15
Bảng 2: Số cơn bão và áp thấp nhiệt đới trung bình đổ bộ trực tiếp và ảnh hƣởng trực tiếp
tới Bình Định. ........................................................................................................... 17
Bảng 3: Một số đặc trƣng mƣa năm[2]..................................................................... 18
Bảng 4: Lƣợng mƣa năm ứng với các tần suất[2]. ................................................... 18
Bảng 5: Tần suất xuất hiện lƣợng mƣa tháng trên 100mm[2].................................. 21
Bảng 6: Phân bố lƣợng mƣa trong các mùa[2]. ........................................................ 22
Bảng 7: Mực nƣớc cao nhất các trạm[2]. ................................................................. 22
Bảng 8: Tần suất tính toán mực nƣớc cao nhất năm các trạm (cm)[2]. ................... 23
Bảng 9: Đặc trƣng cƣờng suất, biên độ lũ các trạm[2]............................................. 23
Bảng 10: Lƣu lƣợng lớn nhất các trạm[2]. ............................................................... 24
Bảng 11: Tần suất lƣu lƣợng đỉnh lũ, môdun đỉnh lũ[2]. ......................................... 24
Bảng 12. Đánh giá kết quả hiệu chỉnh ...................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 13: Bộ thông số của mô hình .......................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 14: Đánh giá kết quả kiểm định ...................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 15: Bảng tính diện tích ngập ........................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 16: Bảng tính độ sâu ngập ............................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 20: Tiêu chuẩn xếp loại chất lƣợng của phƣơng án dự báoError! Bookmark not
defined.
Bảng 17: Tiêu chuẩn đánh giá chất lƣợng của từng lần dự báo.Error! Bookmark not
defined.
Bảng 18: Bảng sai số cho phép tại vị trí trạm Bồng SơnError! Bookmark not defined.
Bảng 19: Bảng kết quả dự báo.................................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 20: Bảng tính diện tích ngập thử nghiệm ........ Error! Bookmark not defined.
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1: Bản đồ lƣu vực sông Lại Giang ................................................................... 11
Hình 2: Bản đồ địa hình lƣu vực sông Lại Giang..................................................... 13
Hình 3: Bản đồ lƣu mạng lƣới trạm khí tƣợng thủy văn lƣu vực sông Lại Giang ... 16
Hình 4: Bản đồ phân bố lƣợng mƣa năm tỉnh Bình Định[2] .................................... 20
Hình 5: Cấu trúc thẳng đứng của mô hình NAM ..... Error! Bookmark not defined.
Hình 6: Sơ đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Abbott.. Error! Bookmark not defined.
Hình 7: Sơ đồ sai phân 6 điểm ẩn Abbott trong mặt phẳng x ̴ tError! Bookmark not
defined.
Hình 8: Các lƣu vực bộ phận trên hệ thống sông Lại Giang ... Error! Bookmark not
defined.
Hình 9: Sơ đồ phân bố các trạm mƣa. ...................... Error! Bookmark not defined.
Hình 10: Sơ đồ quá trình hiệu chỉnh bộ thông số mô hìnhError! Bookmark not defined.
Hình 11: Đƣờng quá trình lƣu lƣợng tính toán và thực đo tại trạm An Hòa mùa lũ năm
2007........................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 12: Đƣờng quá trình lƣu lƣợng tính toán và thực đo tại trạm Ân Thạnh mùa lũ năm
2007........................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 13: Đƣờng lũy tích tổng lƣợng tại trạm An Hòa mùa lũ năm 2007Error! Bookmark
not defined.
Hình 14: Đƣờng lũy tích tổng lƣợng tại trạm Ân Thạnh mùa lũ năm 2007....... Error!
Bookmark not defined.
Hình 15: Đƣờng quá trình lƣu lƣợng tính toán và thực đo tại trạm An Hòa mùa lũ năm
2008........................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 16: Đƣờng lũy tích tổng lƣợng tại trạm An Hòa mùa lũ năm 2008Error! Bookmark
not defined.
Hình 17: Gán tọa độ cho mảnh bản đồ kí hiệu AL01Error! Bookmark not defined.
Hình 18: Nhập điểm độ cao dƣới dạng text trong MapInfo .... Error! Bookmark not
defined.
Hình 19: Dữ liểu điểm đƣợc gán kèm thuộc tính điểm độ cao.Error! Bookmark not
defined.
Hình 20: Dữ liệu điệm độ cao đã đƣợc khoanh vùng.Error! Bookmark not defined.
Hình 21: Bản độ địa hình lòng sông Lại Giang. ....... Error! Bookmark not defined.
Hình 22: Bản đồ DEM lƣu vực sông Lại Giang ....... Error! Bookmark not defined.
Hình 23: Mắt cắt tại tọa độ (932,511.85; 1,597,781.14).Error! Bookmark not defined.
Hình 24: Dữ liệu text của mặt cắt (932,511.85; 1,597,781.14).Error! Bookmark not
defined.
Hình 25: Sơ đồ tính toán thủy lực 1 chiều ................ Error! Bookmark not defined.
Hình 26: Sơ đồ mạng sông tính toán trong mô hình MIKE 11 – HDError! Bookmark
not defined.
Hình 27: Tích hợp và mở rộng mặt cắt sông, xây dựng mạng thủy lựcError! Bookmark
not defined.
Hình 28: Mặt cắt trong mô hình thủy lực 1 chiều .... Error! Bookmark not defined.
Hình 29: Ghép nối MIKE-NAM và MIKE-HD ....... Error! Bookmark not defined.
Hình 30: Kết nối mô hình Mike 11 và GIS .............. Error! Bookmark not defined.
Hình 31: Mực nƣớc tính toán và thực đo trạm Bồng Sơn trận lũ 11/2007........ Error!
Bookmark not defined.
Hình 32: Bộ thông số của mô hình thủy lực ............. Error! Bookmark not defined.
Hình 33: Mực nƣớc tính toán và thực đo trạm Bồng Sơn trận lũ 10/2008........ Error!
Bookmark not defined.
Hình 34: Kết quả tính ngập lụt trận lũ năm 2007 ..... Error! Bookmark not defined.
Hình 35: Bản đồ ngập thử nghiệm............................ Error! Bookmark not defined.
MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài luận văn
Trong những năm gần đây, với sự biến đổi bất thƣờng của khí hậu, thời tiết đã gây ra
những trận lũ lớn và đặc biệt lớn làm thiệt hại về ngƣời, ảnh hƣởng nghiêm trọng đến đời
sống, sản xuất của nhân dân, sự phát triển của xã hội. Cũng nhƣ nhiều lƣu vực khác, lƣu
vực sông Lại Giang cũng chịu ảnh hƣởng rất nhiều từ những sự biến đổi bất thƣờng này
của lũ lụt gây ra. Để giảm thiểu những thiệt hại do lũ gây ra, một trong những biện pháp
quan trọng là phải nâng cao công tác dự báo, nghĩa là sản phẩm dự báo phải có độ chính
xác cao, nhanh chóng, kịp thời và thuận tiện nhằm tham mƣu, giúp cho các cấp lãnh đạo
và các cơ quan ban ngành liên quan cũng nhƣ nhân dân chủ động ứng phó khi có mƣa lũ
xảy ra để hạn chế thiệt hại đến mức thấp nhất. Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn của việc cần
dự báo, quy hoạch phòng chống lũ trên lƣu vực sông Lại Giang, luận văn đã chọn đề tài:
“Nghiên cứu ứng dụng mô hình Mike 11 – GIS dự báo lũ và cảnh báo ngập lụt cho
lưu vực sông Lại Giang tỉnh Bình Định” để thực hiện.
2.Mục tiêu của luận văn
Xây dựng phƣơng án dự báo lũ và cảnh báo ngập lụt cho lƣu vực sông Lại Giang
trƣớc 12 – 24h, đáp ứng nhu cầu dự báo tác nghiệp; đƣa ra giải pháp kịp thời nhằm chủ
động ứng phó; giảm thiểu thiệt hại do ngập lụt gây ra trong mùa mƣa - lũ.
3.Phƣơng pháp nghiên cứu
Luận văn có sử dụng các phƣơng pháp nghiên cứu sau:
- Phƣơng pháp xác suất thống kê: Phục vụ thu thập, xử lý số liệu và các tài liệu
liên quan, đánh giá kết quả dự báo .
- Phƣơng pháp mô hình toán: Sử dụng mô hình toán thủy văn thủy lực nhƣ
Mike NAM, Mike 11 GIS để mô phỏng dòng chảy lũ phục vụ dự báo và cảnh báo.
- Phƣơng pháp hệ thống thông tin địa lý: Phục vụ chuẩn hóa, xử lý các dữ liệu đầu
vào( địa hình, DEM, bản đồ ngập lũ. . .) cho lƣu vực sông Lại Giang.
- Phƣơng pháp kế thừa: Khi thực hiện luận văn có tham khảo và kế thừa các tài
liệu, số liệu, kết quả, các hồ sơ báo cáo, hội thảo có liên quan đã đƣợc nghiên cứu trƣớc
đây của các tác giả, cơ quan và tổ chức.
4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tƣợng : Dòng chảy lũ trên hệ thống sông Lại Giang
- Phạm vi nghiên cứu: Lƣu vực sông Lại Giang
CHƢƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ LŨ LỤT LƢU VỰC SÔNG
LẠI GIANG
1.1. Đặc điểm chung lƣu vực sông Lại Giang
Vị trí địa lý: Sông Lại Giang nằm trong khoảng 14030’ tới 14040’ vĩ độ bắc và
108050’ tới 108060’ kinh độ đông. Khu vực nghiên cứu thuộc tỉnh Bình Định - một tỉnh
ven biển miềm Trung của Việt Nam. Lƣu vực Lại Giang nằm ở phía đông dãy Trƣờng
Sơn đến Biển Đông, tỉnh Bình Định:
Phía Đông giáp với: Biển Đông, lƣu vực sông Xƣơng.
Phía Tây giáp với: huyện Vĩnh Thạnh, lƣu vực sông Côn.
Phía Nam giáp với: huyện Phù Mỹ, La Tinh và sông Châu Trúc.
Phía Bắc giáp với: tỉnh Quảng Ngãi, lƣu vực sông Vệ.
Hình 1: Bản đồ lƣu vực sông Lại Giang
Sông Lại Giang gồm hai nhánh sông: Sông An Lão bắt nguồn từ vùng núi phía Bắc
An Lão giáp tỉnh Quảng Ngãi chảy qua huyện An Lão theo hƣớng Bắc -Nam; sông Kim
Sơn bắt nguồn từ vùng núi rừng huyện Hoài Ân chảy theo hƣớng Tây Nam - Đông Bắc.
Sông An Lão và sông Kim Sơn nhập lƣu tại ngã ba cách cầu Bồng Sơn khoảng 2km về
phía Tây rồi đổ ra biển qua cửa An Dũ.
Nhánh sông An Lão với chiều dài 75km
Nhánh sông Kim Sơn có chiều dài 64km
Từ chỗ hợp lƣu cửa 2 nhánh sông trên (cách cầu Bồng Sơn 2km về phía thƣợng lƣu) sông
chảy thẳng ra biển ở cửa An Dũ với chiều dài 18 km đƣợc gọi là Lại Giang[2].
1.2.Điều kiện địa hình và mặt đệm[2]
1.2.1. Địa hình
Lƣu vực sông Lại Giang có hình dạng rất đặc biệt quyết định đến các đặc trƣng
của lũ đó là dạng nhƣ một khúc cây lớn nằm song song với bờ biển và một cành cụt nằm
ngang – đoạn 18km Lại giang đổ ra biển, phần nhánh này chỉ chiếm 9,3 % của lƣu vực.
Từ đó lũ hình thành giống với bình tƣới hơn là miệng ra đƣợc mở rộng nhƣng khả năng
dẫn nƣớc lại kém.
Sông suối trong lƣu vực với mật độ 0.65 km/ km2 hình thành một mạng lƣới sông
cành cây với rất nhiều nhánh chảy giữa những thung lũng hẹp giữa các triền núi chia cắt.
Núi non chiếm tới 80 % diện tích lƣu vực và từ dãy Trƣờng Sơn với các đỉnh nhƣ Làng
Dầu (763m), Đột Cự (1012m), Cha Tre (1006m) có các đỉnh Trịnh vân (850 m), Vạn
Đình Thƣợng (472m), Cây Giếp (641m) và đến sát biển là Hòn Cao (619m), Hóc Mu
(284m), phía bờ trái sát biển là Hòn Bô 154 m.
Độ cao trung bình của lƣu vực là 277m, độ dốc bình quân là 22%, tuy nhiên dọc
các triền núi độ dốc tới 60-80%.
Hình 2: Bản đồ địa hình lƣu vực sông Lại Giang
1.2.2. Mặt đệm và thổ nhƣỡng
Theo thống kê đầu năm 2000 tỷ lệ che phủ của toàn tỉnh Bình Định là 32.1% trong
đó gần 3/4 là rừng tự nhiên. Độ che phủ trong lƣu vực không đều. Lƣu vực gồm toàn bộ
2 huyện An Lão và Hoài Ân và phần lớn huyện Hoài Nhơn thì độ che phủ nhƣ sau:
Huyện An Lão
51.2%
Huyện Hoài Ân
18.1%
Huyện Hoài Nhơn
21.8%
Một vấn đề đặt ra là độ che phủ trên sƣờn núi với tỷ lệ từ 18 đến 51%; toàn lƣu
vực không quá 32% có ảnh hƣởng gì đến hình thành lũ. Đƣơng nhiên rừng cây lại là rừng
tự nhiên có tác dụng làm chậm dòng nƣớc lũ hình thành trên bề mặt nhƣng độ dốc sƣờn
núi lại quá lớn (60-80%) làm giảm đáng kể quá trình điều tiết này, hình thành các rãnh,
xoi nƣớc len lỏi theo các vết nứt hoặc theo các đƣờng bị xói mòn để đổ vào suối. Cục bộ
có thể có chỗ diện tích hứng nƣớc lớn, cửa ra khỏi thung lũng lại hẹp và cây cối ở đây bị
triệt hạ thì dễ xảy ra lũ quét. Có thể thấy nguy cơ lũ quét có thể xảy ra nhiều nơi thuộc
thƣợng lƣu An Lão và ít hơn ở thƣợng lƣu Kim Sơn. Để nghiên cứu vấn đề lũ quét cần có
một đề tài riêng. Tuy độ che phủ rừng ở thƣợng lƣu An Lão cao hơn thƣợng lƣu Kim Sơn
nên các yếu tố khác tổng hợp lại khả năng điều tiết Kim Sơn cao hơn An Lão.[2]
1.3. Mạng lƣới khí tƣợng thủy văn
1.3.1 Mạng lƣới sông suối
Hai nhánh sông lớn là An Lão và Kim Sơn do các khối núi giới hạn nên cũng
có hình dạng riêng rất đặc biệt. Nếu sông An Lão có dạng nhƣ quả bầu dốc ngƣợc thì lƣu
vực sông Kim Sơn có dạng hình chiếc rìu với cán rìu lớn nằm song song với sông An Lão
và lƣỡi rìu bản rộng đặt theo hƣớng Nam, Tây Nam – Bắc Đông Bắc. Hình dạng này
cũng cho thấy phía thƣợng lƣu An Lão và sông Kim Sơn có dạng hình móc câu. Cũng
cần nói các nhánh chính An Lão và Kim Sơn có rất nhiều các suối theo các khe núi hẹp 2
bên đổ vào nhƣ:
-
Sông An Lão có các nhánh chính: sông Nƣớc Dinh, sông Đình, sông Nƣớc Giáp,
sông Vố, sông Nƣớc Song, sông Nƣớc Đổ, sông Nƣớc Xáng, sông Cẩm Đức, sông Nƣớc
Trép, sông Cà Tang…
-
Sông Kim Sơn có các nhánh chính nhƣ sông Lớn, sông Nƣớc Luông, sông Nƣớc
Láng, sông Ben Vách, sông Du Tự, suối Rùn[2].
1.3.2. Mạng lƣới trạm quan trắc khí tƣợng thủy văn
Tại lƣu vực có các trạm quan trắc: An Hòa, Bồng Sơn, Hoài Ân, Hoài Nhơn quan
trắc các yếu tố và thời gian hoạt động nhƣ sau:
Bảng 1: Bảng thống kê các trạm khí tƣợng thủy văn lƣu vực sông Lại Giang
TT
Tên trạm
1
Thủy văn An Hòa
2
Thủy văn Bồng Sơn
3
Khí tƣợng Hoài Nhơn
4
Đo mƣa Hoài Ân
Yếu tố quan trắc
Mực nƣớc, lƣu lƣợng,
hàm lƣợng chất lơ lửng, mƣa
Mực nƣớc, mƣa
Mƣa, gió bốc hơi,
nhiệt , ẩm, áp. . .
Mƣa ngày
Thời gian hoạt động
Từ 1/1/1981 - đến nay
Từ 1/1/1976 - đến nay
Từ 1/3/1978 - đến nay
Từ 1/6/1976 - đến nay
Ngoài các trạm trên trong năm 2007, Đài khí tƣợng thủy văn Nam trung bộ có tiến
hành thành lập 2 trạm thủy văn dùng riêng Ân Thạnh và Lại Giang để quan trắc số liệu
mực nƣớc và lƣu lƣợng .Trạm thành lập để phục vụ đề tài xây dựng bản đồ ngập lụt hạ
lƣu sông Lại Giang.
Hình 3: Bản đồ lƣu mạng lƣới trạm khí tƣợng thủy văn lƣu vực sông Lại Giang
1.4. Nguyên nhân hình thành và một số đặc điểm của chế độ mƣa – lũ[2]
Nhƣ đã phân tích ở trên, nguyên nhân sinh ra lũ trên lƣu vực sông Lại Giang là
mƣa. Theo quan trắc nhiều năm thì các trận lũ lớn trên lƣu vực thƣờng xuất hiện cùng
với bão và áp thấp nhiệt đới đổ bộ trực tiếp vào Bình Định hoặc các tỉnh lân cận nhất là
bão gặp không khí lạnh từ Bắc bán cầu di chuyển xuống gây mƣa, lũ lớn. Tuy nhiên, dải
hội tụ nhiệt đới kết hợp với không khí lạnh là loại hình thời tiết thƣờng gây mƣa và lũ rất
lớn.
1.4.1. Bão và áp thấp nhiệt đới
Xoáy thuận là những nhiễu động khí quyển với khí áp giảm từ ngoài rìa vào trung
tâm (tâm có trị số khí áp thấp nhất). Trong xoáy thuận, gió thổi ngƣợc chiều kim đồng hồ
(đối với Bắc Bán Cầu), hoặc thổi thuận chiều kim đồng hồ (đối với Nam Bán Cầu) và hội
tụ từ ngoài rìa vào trung tâm. Xoáy thuận đƣợc chia làm 2 loại: Xoáy thuận nhiệt đới và
xoáy thuận ngoại nhiệt đới. Tham gia vào chuyển động trong xoáy thuận nhiệt đới là một
khối không khí nóng - ẩm khổng lồ, phạm vi chiều ngang từ 200 - 2000km, phạm vi
thẳng đứng có thể từ mặt đất lên trên 10km.
Mùa bão ở Bình Định (trong đó có lƣu vực sông Lại Giang) đƣợc xác định từ
tháng 09 đến tháng 12 hàng năm, nhiều nhất là tháng 10 và tháng 11, nhƣng cũng có năm
từ giữa tháng 06 đã có bão đổ bộ (bão số 2 ngày 12/06/2004, bão số 2 ngày 30/06/1978
đều đổ bộ vào Bình Định)
Bảng 2: Số cơn bão và áp thấp nhiệt đới trung bình đổ bộ trực tiếp và ảnh hƣởng trực tiếp
tới Bình Định.
(số liệu thống kê từ năm 1954-2010)
Tháng
5
6
7
8
9
10
11
12
Năm
Đổ bộ(TT)
0,00
0,06
0,00
0,00
0,02
0,18
0,24
0,02
0,52
Ảnh hƣởng(TT)
0,00
0,10
0,00
0,00
0,12
0,31
0,39
0,06
0,98
Từ bảng 1 cho thấy, tháng 11, bão và áp thấp nhiệt đới có nhiều khả năng ảnh
hƣởng đến Bình Định nhất, sau đó là tháng 10, còn hai tháng 09 và 12 có khả năng nhƣ
nhau.
1.4.2. Đặc điểm mƣa và hình thế thời tiết gây mƣa
1.3.2.1. Chế độ mƣa
a/ Lƣợng mƣa trung bình nhiều năm
Phân phối không gian của lƣợng mƣa ở Bình Định rất không đồng đều. Lƣợng
mƣa năm trung bình đo đạc đƣợc ở nơi nhiều mƣa nhất và ít mƣa nhất chênh lệch nhau
rất lớn đạt 2422mm.
b/ Sự biến động của lƣợng mƣa năm
Lƣợng mƣa năm lớn nhất gấp 3-4 lần lƣợng mƣa năm nhỏ nhất, có nơi gấp 5 lần
lƣợng mƣa năm nhỏ nhất.
Bảng 3: Một số đặc trƣng mƣa năm[2].
(Đơn vị: mm)
Mƣa trung
Năm mƣa
Năm xuất
Năm mƣa
Năm xuất
bình năm
lớn nhất
hiện
nhỏ nhất
hiện
(2)
(3)
(4)
Bồng Sơn
2180
3492
1998
1219
1982
Hoài Nhơn
2026
3490
1981
1014
1982
Hoài Ân
2222
3422
1998
1541
1982
An Hòa
3033
4907
1998
1663
1982
Trạm
(1)
(5)
(6)
c/ Số ngày mƣa trung bình nhiều năm
Nhìn chung trong cùng địa điểm, số ngày mƣa trung bình năm những trạm khí
tƣợng, thủy văn cơ bản thƣờng cao hơn những điểm đo mƣa khác khoảng 35 - 45 ngày,
trung bình hàng tháng cao hơn 3 - 4 ngày.
Bảng 4: Lƣợng mƣa năm ứng với các tần suất[2].
(Đơn vị: mm)
Tần suất P %
Trạm
Bồng Sơn
X
Cv
0,2 0,5
5
10
20
25
50
75
85
90
95
311
287
260
250
213
180 164
15
140
21
9
6
2
3
2
46
7
80
5
7
4
Cs
6
Hoài Nhơn
Hoài Ân
An Hòa
302
275
245
234
195
3
3
3
7
9
312
292
261
151
213
7
9
8
1
3
443
404
361
346
292
0
3
7
8
8
163 148
2
0
183 170
5
5
248 228
4
1
13
125
20
85
7
26
16
153
22
29
0
22
21
199
30
57
2
33
0,2 0,7
7
5
0,2 1,0
4
4
0,2 0,8
5
5
Hình 4: Bản đồ phân bố lƣợng mƣa năm tỉnh Bình Định[2]
Bảng 5: Tần suất xuất hiện lƣợng mƣa tháng trên 100mm[2].
(Đơn vị: P%)
Trạm
An Hòa
Hoài Ân
Hoài Nhơn
Bồng Sơn
I
39
14
14
18
II
14
4
7
0
III
11
11
7
11
IV
18
14
7
4
V
75
50
36
43
VI
75
46
36
54
VII
46
21
21
18
VIII
61
46
57
32
IX
100
93
96
89
X
100
96
100
100
XI
100
96
96
100
XII
93
79
68
86
Tháng
Qua bảng trên ta thấy, tất cả các điểm đo từ tháng 09 đến tháng 11 đều đạt lƣợng
mƣa tháng trên 100mm ứng tần suất P = 86 - 100% và trên 50% vào tháng 12. Mùa mƣa
ở Bình Định kéo dài từ tháng 09 đến tháng 12, mùa khô từ tháng 01 đến tháng 08.
b/ Phân bố lƣợng mƣa trong các mùa
Trong năm, lƣợng mƣa mùa mƣa quyết định chủ yếu đến lƣợng mƣa năm. Bốn
tháng mùa mƣa, lƣợng mƣa trung bình nhiều năm khoảng 1200 - 1700mm, riêng vùng
núi An Hoà 2180mm chiếm từ 66 - 79% tổng lƣợng mƣa năm. Tổng lƣợng mƣa mùa khô
khoảng 380 - 850mm, chiếm 21 - 34% lƣợng mƣa năm, trong đó ở vùng núi thƣờng
chiếm 28 - 34%, ven biển thƣờng chiếm 21 - 26% lƣợng mƣa năm.
Bảng 6: Phân bố lƣợng mƣa trong các mùa[2].
Yếu tố
Tổng lƣợng mƣa
Tỷ lệ
mùa khô (mm)
Trạm
%
Tổng lƣợng mƣa
mùa mƣa (mm)
Tỷ lệ
%
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
Bồng Sơn
526
24
1654
76
Hoài Nhơn
516
26
1510
74
Hoài Ân
555
25
1667
75
An Hòa
850
28
2182
72
1.4.3.Đặc điểm chung về chế độ dòng chảy lũ
1.4.3.1. Mực nƣớc đỉnh lũ
a. Mực nƣớc cao nhất
Mực nƣớc cao nhất đóng một vai trò rất quan trọng trong việc chủ động điều hành
các hoạt động kinh tế, chính trị, xã hội của tỉnh và nhất là trong công tác quy hoạch thiết
kế các công trình có nguy cơ chịu ảnh hƣởng bởi độ cao mực nƣớc và phòng chống lũ lụt.
Bảng 7: Mực nƣớc cao nhất các trạm[2].
Sông
Thời gian
Hmax
Thời gian
quan trắc
(cm)
xuất hiện
An Hoà
1981- 2010
2508
03-XII-1999
Bồng Sơn
1976- 2010
952
19-XI-1987
Trạm
Lại Giang
Bảng 8: Tần suất tính toán mực nƣớc cao nhất năm các trạm (cm)[2].
P%
Hmax
1
5
10
25
50
75
90
Cv
Tbình
Trạm
An
Cs
2615 25237 2482 2408 2328
2251
2184
2330
0,05 0,15
1069
682
612
766
0,16 0,20
Hoà
Bồng
974
926
847
762
Sơn
b. Cƣờng suất và biên độ mực nƣớc lũ
Cƣờng suất, biên độ mực nƣớc lũ thay đổi theo dọc sông, càng về phía hạ lƣu
cƣờng suất, biên độ mực nƣớc lũ giảm. Đối với vùng thƣợng lƣu biên độ lũ lớn nhất
khoảng 5,5m với cƣờng suất lũ lớn nhất khoảng 1,50m/giờ, vùng hạ lƣu biên độ lũ lớn
nhất khoảng 4,0 – 5,0m với cƣờng suất lũ khoảng 1- 1,50m/giờ. Qua thống kê số liệu đo
đạc, tổng kết đặc trƣng cƣờng suất và biên độ lũ các trạm nhƣ sau:
Bảng 9: Đặc trƣng cƣờng suất, biên độ lũ các trạm[2].
Cƣờng suất (cm/h)
Sông
An Lão
Biên độ (cm)
Trạm
An Hoà
T bình
Lớn nhất
T bình
Lớn nhất
76
152
351
550
1.4.3.2. Dòng chảy lũ
Dòng chảy lũ là một đặc trƣng quan trọng trong nghiên cứu tính toán phòng chống
lũ lụt và thiết kế công trình . Cũng nhƣ mực nƣớc, lƣu lƣợng lớn nhất đóng một vai trò rất
quan trọng trong việc chủ động điều hành các hoạt động kinh tế, chính trị, xã hội của tỉnh
và nhất là trong công tác quy hoạch thiết kế các công trình và phòng chống lũ lụt.
Bảng 10: Lƣu lƣợng lớn nhất các trạm[2].
Sông
Thời gian
Qmax
Thời gian
quan trắc
(m3/s)
xuất hiện
1982- 2003
5880
19-XI-1987
Trạm
An Hoà
An Lão
Bảng 11: Tần suất lƣu lƣợng đỉnh lũ, môdun đỉnh lũ[2].
Trạm
Tần suất (%)
Đặc trƣng
dòng chảy
Trun
g
1
3
5
10
20
bình
6480
5080
4430
3540
2640
1730
5.09
3.99
3.48
2.78
2.06
1.36
Cv
Cs
0,80
1,70
Qmax
An Hoà
3
(m /s)
(19822010)
Mmax
(m3/s.km2)
1.5. Các trận lũ điển hình và tình hình ngập lụt[2]
Lƣu vực sông Lại Giang là một lƣu vực nhỏ, không có vùng trung lƣu nên khi có
mƣa lớn lũ lên, xuống nhanh và thƣờng gây ngập lụt nhiều diện tích khu dân cƣ ven sông,
nhất là khu vực thị trấn Bồng Sơn. Trong thời gian gần đây, do tác động của biến đổi khí
hậu, cƣờng độ mƣa lớn và lũ cao xuất hiện ngày càng thƣờng xuyên hơn trên lƣu vực
sông Lại Giang, gây thiệt hại đáng kể cho dân vùng ngập lụt. Nhƣ trận mƣa lũ năm 1996,
do ảnh hƣởng của bão kết hợp với không khí lạnh; trận mƣa lũ đầu tháng 12 năm 1999
(có lƣợng mƣa lớn nhất trong những năm gần đây; trận mƣa lũ giữa tháng 10 năm 2003
và trậm mƣa lũ đầu tháng 11 năm 2007. Tài liệu mƣa các tháng mùa mƣa lƣu vực Lại
Giang ( Phụ lục 1) .
