NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG MÔ HÌNH MODFLOW MÔ PHỎNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT HẠ LƯU SÔNG CẢ

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

NGUYỄN HẢI HÀ

NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG MÔ HÌNH MODFLOW
MÔ PHỎNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
HẠ LƯU SÔNG CẢ

Hà Nội 2017
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
1


KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN

NGUYỄN HẢI HÀ

NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG MÔ HÌNH MODFLOW
MÔ PHỎNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
HẠ LƯU SÔNG CẢ

Chuyên ngành: Thủy văn
Mã ngành: D440224

Người hướng dẫn: Th.S Phạm Văn Tuấn

Hà Nội 2017
LỜI CẢM ƠN
2

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa Khí tượng Thủy văn –
Trường đại học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội đã truyền thụ kiến thức cho em
suốt quá trình học tập vừa qua, đặc biệt là thầy giáo Th.S Phạm Văn Tuấn, người đã
hướng dẫn và chỉ dạy em tận tình trong suốt thời gian hoàn thành đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn Trung tâm Quy hoạch và Điều tra tài nguyên nước
Quốc Gia đã nhiệt tình chỉ bảo, cung cấp cho em số liệu để em có thể hoàn thành
được đồ án này.
Xin gửi lời cảm ơn tới những người thân cùng toàn thể các bạn trong lớp đã
chia sẻ, giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện để em hoàn thành nhiệm vụ học tập, thu
thập số liệu cần thiết trong suốt quá trình làm đồ án.
Do đồ án được thực hiện trong thời gian có hạn, tài liệu tham khảo và số liệu
còn hạn chế, kinh nghiệm làm việc còn chưa cao nên nội dung của đồ án còn nhiều
thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự đóng góp của các thầy cô và của toàn
bộ các bạn sinh viên để đồ án được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn.
Sinh viên
Nguyễn Hải Hà

3


LỜI CAM ĐOAN
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hải Hà
Tên đề tài đồ án: “Nghiên cứu áp dụng mô hình Modflow mô phỏng nước
dưới đất hạ lưu sông Cả”.
Tôi xin cam đoan đồ án của tôi hoàn toàn là do tôi làm. Những kết quả nghiên
cứu, tính toán là trung thực, không sao chép từ bất kỳ nguồn thông tin nào khác.
Nếu vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu bất kỳ hình thức kỷ luật nào
của Khoa và Nhà trường.

Sinh viên

Nguyễn Hải Hà

4


DANH MỤC VIẾT TẮT
KTTV

: Khí tượng thủy văn

KTTV TW

: Khí trượng thủy văn Trung Ương

UNICEF

: United Nations Children’s Fund
(Quỹ Nhi đồng Liên Hợp Quốc)

5

CHDCND

: Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân

ATNĐ

: Áp thấp nhiệt đới

NDĐ

: Nước dưới đất

ĐCTV

: Địa chất thủy văn


MỤC LỤC

6


DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

7


MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Nước là tài nguyên đặc biệt quan trọng, là thành phần thiết yếu của sự sống và
môi trường, quyết định sự phát triển của một dân tộc hay một quốc gia. Mặt khác nước
cũng có thể gây tai họa cho con người và môi trường. Tài nguyên nước là tài nguyên
thiên nhiên có thể tái tạo được nhưng cũng có thể cạn kiệt tùy vào tốc độ khai thác
của con người và khả năng tái tạo của môi trường.

Tài nguyên nước đã trở thành tài nguyên chiến lược thứ hai sau tài nguyên con
người, điều này đã được khẳng định trong rất nhiều các diễn đàn quan trọng trên thế
giới. Tuy nhiên quá trình công nghiệp hóa, đô thị hóa nhanh chóng trên phạm vi
toàn cầu đã và đang làm suy thoái nguồn nước. Việc sử dụng, quản lý và bảo vệ
nguồn nước một cách bền vững đòi hỏi cần có sự quan tâm thỏa đáng và những
hành động cụ thể không chỉ của các cơ quan quản lý mà còn của cả người dân.
Ngày nay, việc sử dụng tài nguyên nước cho mọi hoạt động đã trở nên phổ
biến. Tuy nhiên, việc khai thác sử dụng không có kế hoạch nguồn tài nguyên này đã
gây ra những hậu quả và ảnh hưởng nghiêm trọng. Nguồn nước bị suy giảm nghiêm
trọng đã hủy hoại môi trường sống và đẩy con người đến gần các rủi ro nguy hiểm:
ô nhiễm môi trường, thiếu hụt nước, các mâu thuẫn xung đột từ nguồn nước gây
nên các bất ổn về xã hội.
Thực tế lượng nước trên thế giới có tới 97% là nước mặn và chúng hầu hết
được chứa ở đại dương, chỉ có 3% lượng nước trên thế giới là nước ngọt, trong đó:
68,7% là nằm trong tuyết và núi băng; 30,1% là nước ngầm, chỉ 0,3% lượng nước
ngọt được chứa trong các hệ thống sông ngòi, hồ chứa; 0,9% lượng nước tồn tại ở
các dạng khác.
Từ thực tế đó, đòi hỏi nhà nước phải có một kế hoạch chiến lược cụ thể về tài
nguyên nước sử dụng cho lâu dài, gắn với mục tiêu phát triển kinh tế xã hội của
Quốc gia bao gồm: công nghiệp, nông nghiệp, năng lượng, anh ninh quốc phòng…

8


Sông Cả là sông lớn ở miền Trung có diện tích lưu vực lớn. Lượng mưa hàng
năm khá dồi dào nhưng phân bố không đều trên toàn lưu vực. Vùng mưa lớn lượng
mưa năm có thể đạt từ 2.400 ÷ 2.800mm, vùng mưa nhỏ có năm chỉ đạt 500 ÷
1.000mm. Biến động của lượng mưa trong năm, trong vụ khá mạnh, dẫn đến sự
biến động của dòng chảy lớn, hệ số biến sai Cv dòng chảy năm dao động từ 0,2÷ 0,4.
Là vùng nằm sát ven biển nên nó chịu ảnh hưởng mạnh của lượng mưa bão, có

nơi lượng mưa một ngày đạt gần 800mm, lượng mưa 3 ngày đạt trên 1.000mm.
Mưa bão xảy ra trên diện rộng đã gây ra tình trạng lũ lụt nghiêm trọng như các năm
1978, 1988.
Về mùa khô lượng mưa rất nhỏ, lưu lượng dòng chảy rất thấp. Lưu lượng nhỏ
nhất trên dòng chính sông Cả tại Yên Thượng đo được 61,4m 3/s ngày 13/VIII/1980.
Trên sông nhánh Ngàn Phố tại Sơn Diệm là 6,43m 3/s ngày 12/VIII/1977 và trên
sông Ngàn Sâu tại Hoà Duyệt là 8,82m3/s ngày 12/VII/1976 nên đã gây ra tình trạng
thiếu nước trong mùa cạn làm trở ngại cho việc cấp nước cho công - nông nghiệp.
Là vùng nằm sát ven biển nên nó bị ảnh hưởng của thuỷ triều và mặn. Về mùa
lũ ở thượng nguồn về lớn gặp lúc triều cường nên việc tiêu thoát nước rất chậm gây
ra ngập lụt lớn kéo dài trong nhiều ngày. Về mùa khô khi nguồn nước ngọt về nhỏ,
thuỷ triều và mặn đã xâm nhập sâu vào trong nội địa gây trở ngại cho việc lấy nước
ngọt ở các cống lấy nước.
Do vậy trong việc lập quy hoạch thuỷ lợi cần có các biện pháp hữu hiệu đề
phòng tránh lũ lụt và đưa ra các biện pháp nâng cao nguồn nước mùa cạn phục vụ
tốt cho quá trình phát triển nông nghiệp – công nghiệp và đáp ứng các yêu cầu sử
dụng nước khác.
Xuất phát từ thực tiễn trên, em chọn đề tài: “Nghiên cứu áp dụng mô hình
MODFLOW mô phỏng nước dưới đất hạ lưu sông Cả” với mục tiêu quản lý nguồn
nước một cách hợp lý, từ đó góp phần vào công cuộc quản lý và sử dụng nguồn tài
nguyên nước của sông Cả nói riêng và của Việt Nam nói chung.

9


2. Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu áp dụng mô hình MODFLOW nhằm mô phỏng nước dưới đất hạ
lưu sông Cả.
3. Nội dung chính của đề tài
-

Tìm hiểu được đặc điểm địa lý tự nhiên và kinh tế xã hội lưu vực sông Cả.

-

Tìm hiểu được đặc điểm nước ngầm lưu vực sông Cả.

-

Nghiên cứu tìm hiểu mô hình MODFLOW và khả năng áp dụng của mô hình đối
với hạ lưu sông Cả.

4. Phương pháp của đề tài.
-

Phương pháp thống kê.

-

Phương pháp kế thừa.

-

Phương pháp mô hình toán.

5. Nội dung đồ án
Ngoài phần mở đầu và phần kết luận kiến nghị đồ án gồm 2 chương:
-

Chương 1. Tổng quan về vùng nghiên cứu.

Chương 2. Đặc điểm và phương pháp mô phỏng nước dưới đất hạ lưu sông Cả.
Chương 3. Áp dụng mô hình Modflow mô phỏng nước dưới đất hạ lưu sông Cả.

10


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU
1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên của lưu vực sông Cả
1.1.1 Vị trí địa lý lưu vực sông Cả
Lưu vực sông Cả nằm ở vị trí từ 18015'05" đến 20010'30" vĩ độ Bắc và
103014'10" đến 105015'20" kinh độ Đông. Phía Bắc giáp lưu vực sông Chu, sông
Bạng. Phía Tây giáp lưu vực sông Mêkông. Phía Tây Nam giáp lưu vực sông Gianh.
Phía Đông giáp lưu vực sông Cảm, biển Đông.
Diện tích toàn bộ lưu vực là 27.200km 2 chiếm 65,2% diện tích toàn bộ lưu
vực, phần diện tích còn lại 9.470km2 thuộc đất Xiêm Khoảng của Lào chiếm 34,8%
diện tích toàn lưu vực.
Diện tích phần đá vôi là 273km2 chiếm 1% diện tích toàn lưu vực. Vùng núi
cao chiếm 19.486km2 chiếm 71,6% diện tích toàn lưu vực. Vùng bán sơn địa đồi núi
thấp và trung du chiếm 5.604km2, vùng đồng bằng là 2.110km2.
Dòng chính sông Cả có chiều dài là 531km; đoạn sông chảy qua lãnh thổ Lào
là 170km, còn lại 361km sông chảy qua hai tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh rồi đổ ra biển
Đông tại Cửa Hội.[6]

Hình 1.1. Bản đồ lưu vực sông Cả [1]

11


1.1.2 Đặc điểm địa hình
Lưu vực sông Cả phần thuộc lãnh thổ Việt Nam có thể phân chia 4 dạng địa

hình chính:
- Vùng đồi núi cao: Vùng này thuộc 9 huyện miền núi của Nghệ An và Hà
Tĩnh bao gồm: Kỳ Sơn, Con Cuông, Thanh Chương, Quế Phong, Quỳ Châu, Quỳ
Hợp, Nghĩa Đàn, Hương Sơn, Hương Khê. Đây là vùng đồi núi cao gồm các dãy
núi chạy dài theo hướng từ Đông Bắc xuống Tây Nam, tạo nên những thung lũng
sông hẹp và dốc nối hình thành những sông nhánh lớn như Nậm Mô, Huổi Nguyên,
sông Hiếu, sông Giăng, sông La. Xen kẽ với những dãy núi lớn thường có những dãy
núi đá vôi như ở thượng nguồn sông Hiếu.
- Vùng trung du: Bao gồm các huyện như Anh Sơn, Tân Kỳ, một phần đất đai
của Hương Sơn, Hương Khê, Thanh Chương. Diện tích đất đai vùng trung du
thường hẹp nằm ở hạ lưu các sông nhánh lớn cấp I của sông Cả. Đây là vùng đồi
trọc với độ cao từ 300 ÷ 400m xen kẽ là đồng bằng ven sông của các thung lũng hẹp
có độ cao từ 15 ÷ 25m. Diện tích canh tác chủ yếu tập trung ở các thung lũng hẹp hạ
du các sông suối. Vùng này chịu ảnh hưởng của lũ khá mạnh nhất là những trận lũ
lớn, đất thường bị xói mòn, rửa trôi mạnh, lớp đất sỏi cát thường bị nước lũ mang
về, bồi lấp diện tích canh tác vùng ven bãi sông gây trở ngại cho sản xuất.
- Vùng đồng bằng hạ du sông Cả: Vùng này có độ cao mặt đất từ 6 ÷ 8m ở
vùng tiếp giáp với vùng đồi núi thấp, hoặc từ 0,5 ÷ 2,0m ở vùng ven biển. Vùng
đồng bằng thường bị chia cắt bởi hệ thống sông suối hoặc các kênh đào chuyển
nước hoặc giao thông.
- Vùng ven biển: vừa chịu ảnh hưởng lũ lại vừa chịu ảnh hưởng của thuỷ triều.
Khi có mưa lớn ở hạ du gặp lũ ngoài sông chính lớn khả năng tiêu tự chảy kém. Mặt
khác do tác động của thuỷ triều, nhất là thời kỳ triều cường gặp lũ lớn thời gian tiêu
rút ngắn lại gây ngập úng lâu, nhất là vùng Nam Hưng Nghi, 9 xã Nam Đàn và 6 xã
ở Đức Thọ. Về mùa khô do lượng nước thượng nguồn về ít và mặn xâm nhập vào
khá sâu, những năm kiệt độ mặn xâm nhập tới trên Chợ Tràng 1 ÷ 2km. Độ mặn đạt

12

tới 2 ÷ 3%o tại cống Đức Xá vào những năm kiệt gây trở ngại cho các cống lấy
nước và các trạm bơm ở hạ du sông Cả.
1.1.3 Đặc điểm địa chất - thổ nhưỡng
a. Đặc điểm địa chất
Theo tài liệu của Cục địa chất Việt Nam, bản đồ địa chất và khoáng sản Việt
Nam tỷ lệ 1/200.000 địa chất và khoáng sản tờ Vinh (GEOLOGY AND MINERAL
RESOURCES OF VINH SHEET), trong vùng nghiên cứu xuất lộ gần như đầy đủ
địa tầng địa chất có tuổi từ cổ đến trẻ.
Toàn bộ lưu vực sông Cả thuộc hai đới kiến tạo chính là đới kiến tạo sông Cả và
đới oằn võng Sầm Nưa, ngoài ra còn có đới nâng Phu Hoạt. Trong đó:
-

Phía Bắc vùng nghiên cứu thuộc đới nâng Phu Hoạt.

-

Từ Nghĩa Đàn trở xuống gần dòng chính sông Cả thuộc đới oằn võng Sầm Nưa.

-

Phần còn lại là thuộc đới kiến tạo sông Cả.
Về địa chất thủy văn, nước dưới đất trong vùng nghiên cứu có nhiều hạn chế,
không phong phú. Vấn đề này được giải thích trên cơ sở cấu tạo địa chất, đặc điểm
địa mạo, điều kiện khí tượng thủy văn. Trên toàn vùng nghiên cứu nhận thấy: các
đất đá có khả năng chứa nước chiếm một khối lượng không lớn so với các loại đất
đá thấm nước kém và chứa nước kém. Mặt khác do địa hình bị phân cắt mạnh, sườn
núi dốc, độ dốc lòng sông, suối lớn làm cho nước không có điều kiện tích tụ lại mà
thoát nhanh ra các hệ thống sông suối lớn.

b. Đặc điểm thổ nhưỡng

Theo Bộ Nông nghiệp và phát triển Nông thôn các loại đất chính và phân bố ở
trên lưu vực sông Cả là:
+ Đất phù sa và đất cát ven biển
+ Đất bùn lầy
+ Đất mặn
+ Đất Feralitic mùn vàng nhạt trên núi
Vùng đồng bằng sông Cả có các loại đất chủ yếu là đất phù sa và đất cát ven biển,
đất bùn lầy, đất mặn và đất Feralitic điển hình nhiệt đới ẩm vùng đồi.

13


Đất đai vùng trung du khá đa dạng: các loại đất chua, đất glây hoặc glây mạnh
úng nước.
Do phải chịu ảnh hưởng tổng hợp của các nhân tố địa lý, địa hình, khí hậu, lớp
phủ bề mặt… nên đất đai ở vùng đồng bằng và trung du sông Cả được xếp vào loại
kém màu mỡ.
1.1.4 Đặc điểm thảm phủ thực vật
Rừng trên luu vực sông Cả tập trung trên thượng lưu và có hai kiểu rừng: rừng
kín thường xanh phân bố ở độ cao 150 - 700m và rừng kín hỗn giao cây lá kim phân
bố ở độ cao trên 700m.
Theo báo cáo số liệu diễn biến từng năm 2010 ở Nghệ An: diện tích đất có
rừng là 874.510ha, trong đó diện tích rừng tự nhiên là 733.320ha, diện tích rừng
trồng là 141.900ha (chiếm 16,2%), độ che phủ rừng đạt 53,1%.
Hà Tĩnh hiện có 318.225 ha rừng trong đó rừng tự nhiên có 201.103ha, chiếm
66,02% tổng diện tích rừng, rừng trồng có 108.122ha, chiếm 33,98%. Độ che phủ
rừng đạt 50,16%.
Rừng tự nhiên thường gặp là rừng nhiệt đới, vừng núi cao có thể gặp các lá
kim á nhiệt đới. Rừng trồng phần lớn là thông nhựa hiện có trên 18.000ha trong đó
có trên 7.000ha có khả năng khai thác.

Thảm phủ thực vật lưu vực sông cả rất đa dạng, có trên 86 họ và 500 loài cây
gỗ, trong đó có nhiều loại gỗ quý như lim xanh, sến, đinh…và nhiều loại thú quý
hiếm như hổ, báo và các loài bò sát khác.

14


1.1.5 Hệ thống sông ngòi
a. Mạng lưới sông suối

Hình 1.2 Bản đồ mạng lưới sông lưu vực sông Cả [1]
Đường phân thủy phía Bắc và Đông Bắc của lưu vực chảy qua vùng đồi núi
thấp của Nghệ An với độ cao trung bình từ 400 ÷ 600m, vùng núi cao của huyện
Quế Phong với độ cao trên 1000m và vùng núi cao của tỉnh Xiêng Khoảng
(CHDCND Lào) có những đỉnh núi như Phu Hoạt cao trên 2000m. Phía Tây lưu
vực là dãy Trường Sơn với những đỉnh núi cao trên 2000m (như Phu Xai Leng cao
2.711m). Càng về phía Nam, Tây Nam đường phân thủy của lưu vực đi qua những
đồi núi thấp có độ cao đỉnh từ 1300 ÷ 1800m. Đến địa phận tỉnh Hà Tĩnh, độ dốc
bình quân của toàn lưu vực là 1,8‰, mật độ lưới sông đạt 0,87 km/km2.

15


b. Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn

Hình 1.3 Bản đồ mạng lưới trạm KTTV trên lưu vực sông Cả [2]
-

Các trạm khí hậu được phân bố tương đối đều trên lưu vực, mỗi vùng đều có trạm
khí hậu đo các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, bốc hơi, gió, nắng.v.v... chất lượng tài liệu tin

cậy, các trạm này đều do Tổng Cục Khí Tượng Thủy Văn thiết lập quản lý, tài liệu
tương đối dài có thể đưa vào tính toán đặc trưng khí hậu trong vùng.

-

Tổng số trạm đo mưa trên lưu vực là 56 trạm trong đó có 10 trạm khí tượng đo các
yếu tố như mưa, nhiệt độ, độ ẩm, bốc hơi, gió, nắng, bức xạ v..v... đó là Quế Phong,
Quỳ Châu, Quỳ Hợp, Nghĩa Đàn, Tương Đương, Con Cuông, Đô Lương, Vinh,
Hương Khê, Kim Cương. Số năm tài liệu của các trạm này ít nhất là 25 năm, nhiều
nhất là 40 năm. Một số trạm đo mưa có số liệu dài năm như Vinh từ 1906, Cửa Rào
từ 1938, Đô Lương từ 1935, Mường Xén từ 1931, Chu Lễ từ 1932, Linh Cảm từ
1933. Tuy nhiên các trạm này có số liệu không liên tục bị gián đoạn bởi chiến tranh
chỉ sau năm 1954 tài liệu đo đạc mới được liên tục. Một số trạm đo mưa chỉ hoạt
động trong thời gian ngắn sau đó ngưng không đo do điều kiện kinh phí. Tính tới
nay trên lưu vực chỉ còn 24 trạm đo mưa, 9 trạm đo khí hậu.

16


-

Trên lưu vực có 27 trạm thuỷ văn đã được thiết lập được phân chia như sau:
+ Trạm lưu lượng: trạm cấp I có 15 trạm đã được thiết lập đo các yếu tố mực
nước, lưu lượng và phù sa. Trong đó số trạm đo cả ba yếu tố trên là 10 trạm, còn lại
là đo mực nước, lưu lượng.
+ Trạm mực nước không ảnh hưởng triều: tổng số có 5 trạm là Thạch Giám,
Con Cuông, Đô Lương, Nam Đàn và Chu Lễ.
+ Trạm mực nước vùng ảnh hưởng triều gồm 7 trạm Chợ Tràng, Bến Thuỷ,
Cửa Hội, Trung Lương, Linh Cảm, Hộ Độ.
Tới nay tổng số trạm thuỷ văn trên lưu vực chỉ còn 15 trạm thuỷ văn trong đó:

+ Trạm lưu lượng: chỉ có 6 trạm đo lưu lượng đó là Quỳ Châu, Nghĩa Khánh,
Dừa, Yên Thượng, Sơn Diệm, Hoà Duyệt.
+ Trạm đo mực nước không ảnh hưởng triều: hiện tại chỉ còn 5 trạm là Thạch
Giám, Con Cuông, Đô Lương, Nam Đàn, Chu Lễ.
+ Trạm đo mực nước vùng ảnh hưởng triều còn 4 trạm đo là Chợ Tràng, Cửa
Hội, Bến Thuỷ, Linh Cảm.

c. Đặc điểm hệ thống sông Cả
Cùng với dòng chính sông Cả còn có hai nhánh sông lớn nhất là sông Hiếu và
sông La.
Bảng 1.1 Đặc trưng hình thái lưu vực sông Cả

TT

Luu vực F (km2)

Lsông Độ cao
(km) bq(m)

Độ dốc
bqlv
(%o)

Bbq
(m)

1 Sông Cả

27.200

531

294

1,83

89

2 S. Nậm Mô

3.970

173

960

2,57

3 S. Giăng

1.050

77

492

4 Sông Hiếu

5.340

228

5 Sông La

3.210

135

Mật số
lưới sông
km/km2
0,60

Hệ số

Hệ số

không

hình

đối

dạng

xứng lưu vực
-0,14

0,29

38,2

0,22

0,27

1,72

15,8

-0,09

0,24

303

1,30

32,5

0,71

0,02

0,20

362

2,82

46,6

0,87

0,53

0,68

Nguồn: [“Trung tâm Dự báo KTTV TW”]

17


Bốn lưu vực sông nhánh lớn cấp I của sông Cả là Nậm Mô, Sông Hiếu, sông
La và sông Giăng có tổng diện tích chiếm trên 50% diện tích toàn bộ lưu vực sông
Cả và đóng góp một lượng nước đáng kể và nguồn nước sông Cả.
Phần lớn lưu vực sông thuộc dạng đồi núi bị chia cắt mạnh. Sông suối có độ dốc
lớn, vùng trung du nối chuyển tiếp giữa miền núi và đồng bằng hẹp cho nên khi có mưa
lớn, lũ tập trung nhanh, ít bị điều tiết dẫn tới nước lũ tập trung về đồng bằng rất nhanh
gặp mưa lớn ở hạ du và triều cường thường gây lũ lụt trên diện rộng.
1.1.6 Đặc điểm khí hậu trên lưu vực sông
Lưu vực sông Cả nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa, trong năm
chịu ảnh hưởng của các hoàn lưu khí quyển sau:
- Khối không khí cực đới lục địa Châu Á biến tính mạnh khi di chuyển từ Bắc về
phía Nam bán cầu. Hoạt động của khối không khí này từ tháng XI tới tháng III
năm sau, gây nên thời tiết lạnh, khô vào các tháng mùa đông và mưa phùn.
- Khối không khí xích đạo Thái Bình Dương với hướng gió Đông Nam hoạt động
mạnh từ tháng V tới tháng X và mạnh nhất vào tháng IX, X. Đặc điểm của khối
không khí này là nóng ẩm mưa nhiều, gây nên nhiều nhiễu động thời tiết như bão,
ATNĐ. Những nhiễu động thời tiết có thể đơn thuần là một hình thế thời tiết gây

mưa hoặc tổ hợp nhiều hình thế thời tiết như bão và áp thấp, ATNĐ kết hợp với
không khí lạnh gây mưa lớn trên diện rộng tạo nên lũ lụt nghiêm trọng trên lưu vực
sông Cả.
- Khối không khí nhiệt đới Ấn Độ Dương với hướng gió Tây Nam hoạt động mạnh
vào các tháng V, VI, VII, VIII và mạnh nhất vào tháng VII. Khối không khí này
nóng và khô, ít mưa thường gọi là gió Tây Nam. Ảnh hưởng của gió Tây Nam đã
làm nhiệt độ không khí, nhiệt độ đất tăng rất nhanh. Nhiệt độ không khí đạt tới 40 –
420C, nhiệt độ đất đạt tới 50 - 600C.
Nhân tố khí hậu kết hợp với yếu tố địa hình đã tạo nên sự phân hoá khí hậu
giữa các vùng khá sâu sắc. Phần phía Bắc và Đông Bắc của lưu vực mang đặc điểm
của vùng khí hậu chuyển tiếp từ Bắc Bộ và Trung Bộ. Với mùa mưa đến sớm hơn ở
phía Nam, lượng mưa tháng lớn nhất xảy ra vào tháng VIII, ba tháng có lượng

18


mưa lớn nhất là tháng VII, VIII, IX. Mùa lạnh nhiệt độ xuống thấp nhất là vào
tháng I, về phía Nam của lưu vực ảnh hưởng của các hoàn lưu phương Bắc yếu
hơn, nhiệt độ tăng dần, mùa mưa đến chậm hơn và kết thúc sớm, lượng mưa
tháng lớn nhất xảy ra vào tháng IX, ba tháng có lượng mưa lớn nhất là VIII, IX,
X. Những vùng được bao bọc bởi các dãy núi, ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc
và gió mùa Tây Nam ít hơn dần, lượng mưa năm khá nhỏ như vùng Cửa Rào,
Khe Bố, có năm lượng mưa chỉ đạt từ 500 - 700mm.
Những vùng có điều kiện địa hình thuận lợi cho việc đón gió (dạng phễu) đã
tạo nên những tâm mưa lớn trên lưu vực như vùng sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu, sông
Giăng với lượng mưa năm trung bình đạt 2.000 - 2.400m.
a. Chế độ nhiệt
Mùa đông từ tháng XII tới tháng II và lạnh nhất là tháng I. Thời kỳ này lưu
vực ảnh hưởng chủ yếu của khối không khí cực đới lục địa Châu Á. Tuỳ theo sự ảnh
hưởng của khối không khí này tới các vùng trên lưu vực mà cho chế độ nhiệt về

mùa đông khác nhau. Vùng đồng bằng nhiệt độ trung bình cao hơn ở miền núi.
Nhiệt độ trung bình năm đạt 23,8 0C tại Vinh, 23,60C ở Cửa Rào, 23,00C ở Tây
Hiếu. Nhiệt độ trung bình tháng I tại đồng bằng cao hơn ở vùng núi thượng
nguồn sông Hiếu. Nhưng ở vùng thung lũng Mường Xén, Cửa Rào nhiệt độ
tháng I, II lại cao hơn ở đồng bằng. Nguyên nhân chính là do vùng này được bao
bọc bởi các dãy núi cao làm hạn chế sự xâm nhập của gió mùa Đông Bắc, mùa
đông trở nên ấm hơn. Nhiệt độ tối thấp đạt 4 0C ở Vinh (tháng I/1914), -0,5 0C ở
Quỳ Châu ( I/1974), 1,7 0C ở Cửa Rào tháng I/1974.
Mùa nóng từ tháng V tới tháng VIII với nhiệt độ trung bình tháng đạt từ 27 ÷
290C. Tháng nóng nhất là tháng VII do hoạt động mạnh của gió Lào. Nhiệt độ trung
bình tháng VII đạt 29,60C ở Vinh, 24,80C ở Tây Hiếu, 27,90C ở Cửa Rào. Nhiệt độ
cao nhất tuyệt đối đạt 42,10C tháng VI/1912 tại Vinh, 42,7 0C tháng V/1966 tại Cửa
Rào, 42,10C tháng V/1931 tại Tây Hiếu.
Do vị trí lưu vực nằm ở vĩ độ thấp hơn so với các lưu vực ở phía Bắc nên ảnh
hưởng của gió mùa Đông Bắc tới vùng này đã giảm bớt, ảnh hưởng của gió mùa

19


Tây Nam đến sớm hơn, mùa đông ở đây chấm dứt sớm hơn. Tổng nhiệt độ trung
bình tháng lạnh nhất cao hơn phía Bắc 100C.
b. Độ ẩm
Độ ẩm tương đối trung bình nhiều năm đạt 84,8% tại Vinh, 85,7% tại Tây
Hiếu, 80,4% tại Cửa Rào. Cũng như sự biến đổi của nhiệt độ vùng Mường Xén,
Cửa Rào, Khe Bố là vùng ít mưa, ít chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc cũng
như các hình thế thời tiết gây mưa khác. Chỉ số khô hạn ở đây cao hơn ở các vùng
khác, độ ẩm nhỏ hơn ở các vùng khác của lưu vực. Độ ẩm trung bình đạt thấp nhất
vào tháng VII.
c. Bốc hơi
Lượng bốc hơi piche toàn vùng dao động từ 800 ÷ 900mm. Vùng ven biển do

tốc độ gió trung bình lớn hơn nên bốc hơi đạt cao hơn ở vùng núi. Bốc hơi piche
trung bình năm đạt 928mm tại Vinh, 835mm tại Cửa Rào, 832mm tại Tây Hiếu.
Lượng bốc hơi piche đạt cao nhất vào tháng VII đạt 183mm tại Vinh, 94,2mm tại
Cửa Rào, 113mm tại Tây Hiếu. Bốc hơi vào tháng II nhỏ nhất đạt trung bình
21,7mm tại Vinh, 37,4mm tại Cửa Rào, 32,1mm tại Hương Khê.
d. Gió, bão
Về mùa đông hướng gió thịnh hành là gió mùa Đông Bắc, mùa hè là gió mùa
Tây Nam. Tốc độ gió trung bình trong các tháng mùa đông đạt 1,3 ÷ 2,0m/s và
trong các tháng mùa hè là 1,5 ÷ 3,0m/s. Vùng ven biển do ảnh hưởng mạnh của gió
mùa Đông Bắc và gió do bão gây ra. Tốc độ gió bão lớn nhất đạt 37m/s tại Vinh
ngày 18/VIII/1965.
Từ tháng IV tới tháng VII không khí ẩm Vịnh Belgan tràn sang khi vượt qua
dãy Trường Sơn tràn vào lưu vực, phần lớn lượng hơi ẩm đã mất đi khi đi tới lưu
vực, gió trở nên khô nóng. Những đợt gió này thường kéo dài từ 5 ÷ 7 ngày, hàng
năm có từ 5 tới 7 đợt.ảnh hưởng gió Tây khô nóng đã tạo nên một thời tiết khắc
nghiệt ở vùng nghiên cứu. Nhiệt độ không khí và nhiệt độ đất tăng lên vào tháng
VI, VII. Bốc hơi mạnh, tổn thất dòng chảy lớn, hoa mày cây cối bị mất hơi nước

20


mạnh trở nên khô, héo, tổn thất về của cải rất lớn. Hàng năm số ngày có gió Tây
khô nóng (gió Lào) có thể đạt từ 30 ÷ 35 ngày.
Vùng nằm sát ven biển trong hạ du sông Cả chịu ảnh hưởng mùa mưa bão
mạnh. Theo thống kê nhiều năm từ 1891 ÷ 1990 số bão đổ bộ vào vùng Thanh Nghệ
Tĩnh là 87 cơn bão trong tổng số 469 cơn bão đổ bộ vào Việt Nam chiếm tỉ trọng
18,6%. Thời kỳ bão đổ bộ vào vùng Thanh Nghệ Tĩnh từ 1961 ÷ 1990 chiếm 19,4%
và từ 1891 tới 1959 là 18%.
Bắt đầu từ tháng VII khi mà các nhiễu động về hình thế thời tiết gây mưa tăng
lên nhiều cơn bão đổ vào Bắc Bộ cũng gây nên mưa lớn ở thượng nguồn như trận lũ

tháng VII/1963, đặc biệt là vào tháng VIII/1973 ở Cửa Rào. Sang tháng IX, X nhiều
trận bão đổ bộ vào vùng nghiên cứu, có năm chỉ trong vòng 15 ngày của tháng IX có
3 cơn bão liên tiếp đổ bộ vào hạ du sông Cả gây mưa lớn trên diện rộng, gây lũ đặc
biệt lớn ở hạ du như trận mưa bão tháng IX/1977 hoặc tháng X/1988.
Mưa bão có cường độ rất lớn, trận mưa bão tháng IX/1978 lượng mưa 1 ngày
lớn nhất đạt 788mm ngày 27/IX/1978 tại Đô Lương, 684mm ngày 27/IX/1978 tại
Dừa, 779,6mm ngày 27/IX/1978 tại Thác Muối. Lượng mưa 3 ngày lớn nhất từ 26 ÷
28/IX/1978 đạt 958mm tại Đô Lương, 809mm tại Dừa, 778 mm tại Hoà Quân,
749mm tại Yên Thượng. Do mưa lớn ở hạ du mặc dù lũ ở thượng nguồn sông Cả
chỉ ở mức trên trung bình, cũng làm cho mực nước lũ ở hạ du tăng lên rất nhanh và
đạt mức nước lũ lịch sử ở hạ du sông Cả. Trận lũ do bão này gây ra làm ngập lụt
nghiêm trọng ở hạ du sông Cả.
Bão tan thành áp thấp nhiệt đới di chuyển lên phía Bắc gặp không khí lạnh
tràn về gây mưa lớn trên diện rộng trong vùng đây là hình thế thời tiết gây mưa lớn
trên diện rộng gây lũ lớn trên các triền sông ở hạ du tạo nên lũ rất lớn ở hạ du sông
Cả đó là lũ cuối tháng X/1988.
Dạng hình thế thời tiết gây mưa tạo nên lũ lớn ở hạ du sông Cả. Có thể tóm tắt
một số dạng như sau:
- Bão liên tiếp đổ bộ vào trong thời gian ngắn.
- Bão tan thành áp thấp nhiệt đới gây mưa lớn trên diện rộng.

21


- ATNĐ di chuyển lên phía Bắc Tây Bắc gặp không khí lạnh tăng cường gây
mưa lớn trên diện rộng gây lũ lớn.
Những hình thế thời tiết hoặc xuất hiện độc lập hoặc tổ hợp nhiều hình thế
thời tiết gây mưa đã xuất hiện trên lưu vực, gây lũ lớn hoặc đặc biệt lớn ở hạ du
sông Cả. Hậu quả của nó là những trận lũ lụt nghiêm trọng vào tháng IX/1978,
X/1988, IX/1964.

e. Chế độ mưa
Lượng mưa năm trung bình nhiều năm trên lưu vực sông Cả biến động khá
mạnh mẽ ở các vùng nó dao động từ 1.122 ÷ 1.700mm ở vùng ít mưa như khu vực
Khe Bố, Mường Xén, Cửa Rào, hạ sông Hiếu và từ 1.800 ÷ 2.500mm ở vùng mưa
vừa và lớn như ở thượng nguồn sông Hiếu 2.000 ÷ 2.100mm, vùng sông Giăng, khu
giữa từ Cửa Rào - Nghĩa Khánh tới Dừa, lượng mưa năm trung bình từ 1.800 ÷
2.100mm. Vùng sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu lượng mưa năm trung bình đạt 2.200 ÷
2.400mm. Vùng đồng bằng ven biển lượng mưa năm đạt 1.800 ÷ 1.900mm. Trên
lưu vực xuất hiện vùng tâm mưa lớn nhất như tâm mưa thượng nguồn sông Hiếu,
thượng nguồn sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu.
Vùng ít mưa xuất hiện ở những thung lũng kín, khuất gió như dọc theo thung
lũng Mường Xén - Cửa Rào, Cửa Rào - Khe Bố lượng mưa năm chỉ đạt từ 1.200 ÷
1.300mm. Có năm tại Khe Bố lượng mưa năm chỉ đạt 511mm năm 1984, Cửa Rào
đạt 773mm năm 1977.
Mùa mưa thay đổi theo từng vị trí của lưu vực. Vùng thượng nguồn sông Cả,
sông Hiếu mùa mưa từ tháng V và kết thúc vào tháng X. Lượng mưa tháng lớn nhất
vào tháng VIII, ba tháng có lượng mưa lớn nhất là tháng VII, VIII, IX. Càng về
trung, hạ du sông Cả mùa mưa dịch chuyển dần bắt đầu từ tháng VI và kết thúc vào
tháng X, XI. Tháng XI có lượng mưa lớn nhất là tháng VIII, IX, X. Càng dần về
phía nam của lưu vực mùa mưa bắt đầu từ tháng VIII và kết thúc tháng X như vùng
sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu. Tỷ trọng lượng mưa mùa mưa chiếm từ 80 - 87% còn lại là
mùa ít mưa trên lưu vực.

22


Mùa mưa có xu hướng chậm dần từ Bắc vào Nam, từ thượng nguồn về hạ du.
Trong mùa mưa thường xuất hiện 2 đỉnh cực trị vào tháng IX và tháng V hoặc tháng
VI... Do hoạt động mạnh gió mùa Tây Nam và gió Tín Phong Bắc bán cầu nên sự
hội tụ giữa hai luồng gió này gây ra mưa tiểu mãn vào tháng V, VI và gây lũ tiểu

mãn. Tổng lượng mưa hai tháng này có vùng chiếm tới 20% lượng mưa năm ở các
trạm thượng nguồn sông Cả, sông Hiếu, Ngàn Phố, Ngàn Sâu. Trận lũ tiểu mãn lớn
như tháng V/1943, tháng V/1989. Đặc biệt là trận mưa tháng V/1989 gây lũ lịch sử
trên sông Ngàn Phố. Lượng mưa lớn nhất ngày đạt 483mm ngày 26/V/1989 tại Kim
Cương, 296mm ngày 26/V/1989 tại Hoà Duyệt.
Do hoạt động của gió mùa Tây Nam gây nên thời tiết khô nóng do hiện tượng
Fơn mà vào đầu mùa hạ lượng mưa đạt cực đại vào tháng V, VI và cực tiểu phụ vào
tháng VII. Khi gió Lào hoạt động mạnh trên lưu vực lượng mưa tháng VII giảm nhỏ
chỉ đạt 5 ÷ 10% lượng mưa năm.
Sang tháng VIII, IX, X dải hội tụ nhiệt đới dịch chuyển dần về phía Nam kết
hợp với các loại hình thế thời tiết gây mưa lớn như áp thấp nhiệt đới, bão đã tạo ra
những trận mưa lớn kéo dài từ 3 ÷ 10 ngày gây lũ lớn trên các triền sông.
Lượng mưa hai tháng IX, X đạt tới 40% lượng mưa trung bình năm. Lượng
mưa tháng IX, X phân bố không đều trên lưu vực. Vùng đồng bằng chịu ảnh hưởng
của mưa do bão gây ra, lượng mưa hai tháng đạt 1.000 ÷ 1.100mm. Càng về phía
thượng lưu dòng chính lượng mưa hai tháng giảm dần do ảnh hưởng ít của bão chỉ
đạt 500 ÷ 800mm.
Lượng mưa cực tiểu tháng II vùng Mường Xén, Cửa Rào, thượng nguồn sông
Hiếu chỉ đạt từ 6 ÷ 12mm vào tháng này. Các tháng khác đạt từ 6 ÷ 12mm, lượng
mưa tháng II chỉ chiếm 1 ÷ 2% lượng mưa năm. Tổng lượng mưa 5 tháng mùa khô
từ tháng XII tới tháng IV chỉ chiếm 10 ÷ 20% lượng mưa năm.
Biến động lượng mưa theo thời gian khá mạnh mẽ. Lượng mưa năm lớn nhất
đạt 3.520mm năm 1989 tại Vinh, 3.670mm năm 1989 tại Hoà Duyệt, 3.470mm năm
1978 tại Đô Lương và từ 2.500 ÷ 2.700mm tại các vùng thượng sông Cả, sông Hiếu.

23


Lượng mưa năm nhỏ nhất biến động tuỳ theo các vùng, vùng ít mưa như Khe Bố,
Mường Xén, Cửa Rào có năm lượng mưa chỉ đạt 500 ÷ 700mm. Vùng mưa nhiều

năm ít mưa nhất đạt từ 1.200 ÷ 1.500mm.
Hệ số biến sai Cv mưa năm dao động từ 0,25 ÷ 0,35.
Cường độ mưa rất lớn nhất là khi có bão đổ bộ vào. Lượng mưa 1 ngày lớn
nhất đạt 788mm ngày 27/IX/1978 và 3 ngày lớn nhất 958mm tại Đô Lương. Lượng
mưa 1 giờ cao nhất đạt 142mm trong trận mưa ngày 8/X/1965 tại Vinh.
Khi có bão đổ bộ hoặc bão tan thành áp thấp nhiệt đới di chuyển lên phía
Bắc gặp không khí lạnh tăng cường sẽ gây mưa lớn trên diện rộng toàn vùng như
đợt áp thấp nhiệt đới và không khí lạnh trong tháng X/1988. Lượng mưa 1 ngày
đạt từ 250 ÷ 400mm, lượng mưa 3 ngày đạt 500 ÷ 600mm.
Nhìn chung phân bố mưa trận lũ khi có bão đổ bộ lượng mưa giảm dần từ hạ
du lên thượng nguồn. Vùng mưa lớn thường tập trung ở trung lưu sông Cả, nếu có
điều kiện hội tụ các luồn không khí mang hơi ẩm lớn gây mưa. Do vậy lũ sinh ra ở
phần trung lưu sông Cả rất lớn, trên sông Giăng lưu lượng lũ đạt 5.150m 3/s với mô
đun đỉnh lũ 6,56m3l/s.km2 trong trận lũ tháng IX/1978.
1.1.7 Tài nguyên nước dưới đất
a. Đánh giá tài nguyên nước dưới đất
Tài nguyên nước dưới đất trên lưu vực sông Cả được đánh giá với trữ lượng
động tự nhiên ở các đơn vị chứa nước như sau:
+ Với đơn vị chứa nước Q IV, QI-III, J1-2: mức độ chứa nước nghèo, chiều sâu
mực nước < 2,0m, mô số dòng chảy ngầm 2 - 5l/s.km2.
+ Với cấp chứa nước C, P 1, O, D1, C: mức độ chứa nước giàu, chiều sâu mực
nước < 5,0m, độ khoáng hoá < 1g/lít, độ pH = 6,5 - 8,5, mô số dòng chảy ngầm đạt
20l/s.km2.
+ Với đơn vị chứa nước O1, γ2, T2, T1-2 : độ sâu khai thác < 1,0m, mô số dòng
chảy ngầm 5 - 10l/s.km2.

24


Trữ lượng động tự nhiên toàn lưu vực sông Cả là 11.001.605m 3/ngày tương

ứng với 127m3/s.
Trữ lượng khai thác tiềm năng ở vùng đồng bằng ven biển sông Cả:
+ Với đơn vị chứa nước

3
Q IV

trữ lượng khai thác tiềm năng nước ngầm là

144.860m3/ng với cấp khoáng hoá M < 1,0g/l.
+ Với cấp chứa nước QI-II: trữ lượng khai thác tiềm năng là 33.455m 3/ngày với
độ khoáng hoá M < 1g/lít.
+ Với các tầng chứa nước nứt nẻ, với độ khoáng hoá M < 1g/l, trữ lượng khai
thác tiềm năng 79.056m3/ngày. Tổng trữ lượng khai thác tiềm năng nước ngầm ở
vùng đồng bằng sông Cả là 286.800m3/ngày (3,32l/s.km2).
b. Tình hình sử dụng nước dưới đất
• Cấp nước cho đô thị:
Hiện tại ở Vinh, khai thác nước ngầm bằng hệ thống giếng khoan với công
suất 5.000m3/ngày với chiều sâu khai thác < 100m.
• Đối với vùng nông thôn:
Chương trình cấp nước sinh hoạt nông thôn với sự giúp đỡ UNICEF đã phát
triển trên phạm vi rộng ở vùng nông thôn với tỷ lệ khai thác nước ngầm bằng các
loại giếng đào cho sinh hoạt chiếm 93,4%, nước mặt 0,5%, nước mưa 6,1%.
Khả năng khai thác nguồn nước ngầm là đáng kể nhất là ở cấp chứa nước C,
P1, O, D1, C. Với trữ lượng động tự nhiên trên toàn lưu vực là 4,01tỷ m3/năm.
Đối với vùng đồng bằng trữ lượng khai thác tiềm năng đạt 0,097tỷ m3/năm.

1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội trên lưu vực sông Cả
1.2.1 Tình hình dân cư
Tổng số dân trên lưu vực là 3.800.000 người, chiếm 84,59% dân số của cả hai

tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh. Tốc độ tăng dân số bình quân là 1,98%/năm, cơ cấu dân
số là 20% dân đô thị và 80% ở vùng nông thôn. Số dân trong độ tuổi lao động
chiếm 45% dân số, được phân chia theo các ngành nghề như sau: nông nghiệp 69%,
công nghiệp 12%, giáo dục đào tạo 3,5%, xây dựng 3,26%, lâm nghiệp quốc doanh

25