NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH DIMOSOP DỰ BÁO DÒNG CHẢY TRÊN LƯU VỰC SÔNG CẢ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

NGUYỄN THU HIỀN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH DIMOSOP DỰ BÁO
DÒNG CHẢY TRÊN LƯU VỰC SÔNG CẢ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI – 2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

NGUYỄN THU HIỀN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH DIMOSOP DỰ BÁO
DÒNG CHẢY TRÊN LƯU VỰC SÔNG CẢ

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Thủy văn học
Mã số: 60-44-90
Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Vũ Minh Cát

2. TS. Nguyễn Lan Châu

HÀ NỘI - 2011



LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian nghiên cứu, luận văn Thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu ứng
dụng mô hình DIMOSOP dự báo dòng chảy trên lưu vực sông Cả” đã hoàn thành
theo đúng nội dung của đề cương nghiên cứu, được Hội đồng Khoa học và Đào tạo
của Khoa Thuỷ văn và Tài nguyên nước phê duyệt. Luận văn được thực hiện với
mong muốn có thể nghiên cứu một phương pháp dự báo mới đáp ứng yêu cầu nâng
cao chất lượng dự báo lũ trên lưu vực sông Cả, phục vụ công tác phòng chống lũ
lụt và giảm nhẹ thiên tai.
Để có được kết quả như ngày hôm nay, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc
tới PGS.TS Vũ Minh Cát – Giảng viên trường Đại học Thủy lợi, TS. Nguyễn Lan
Châu– Phó giám đốc Trung tâm Khí Tượng Thủy văn Trung Ương đã tận tình
hướng dẫn, chỉ bảo và đóng góp các ý kiến quý báu trong suốt quá trình thực hiện
luận văn
Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình, sự hỗ trợ về mặt chuyên môn và
kinh nghiệm của các thầy giáo trong khoa Thủy văn & Tài nguyên nước, đã tạo
điều kiện rất nhiều cho tác giả trong suốt quá trình làm luận văn
Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp phòng Dự báo Thủy văn – Trung tâm
Dự báo KTTV Trung ương, Phòng Đào tạo Đại học và sau đại học; tập thể Lớp cao
học 17V Trường Đại học Thuỷ lợi cùng toàn thể gia đình đã động viên, khích lệ, tạo
điều kiện thuận lợi về mọi mặt cho tác giả trong thời gian hoàn thành luận văn
Trong quá trình thực hiện luận văn, do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên
chắc chắn không thể tránh khỏi những sai sót. Vì vậy, tác giả rất mong nhận được
sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của thầy cô, đồng nghiệp để giúp tác giả hoàn thiện về
mặt kiến thức trong học tập và nghiên cứu

Xin trân trọng cảm ơn!
Hà nội, ngày 25 tháng 5 năm 2011
Tác giả

Nguyễn Thu Hiền


Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành Thủy văn học

1
MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 9
T
3

T
3

I. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ LUẬN GIẢI TÍNH CẤP
THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ..............................................................................................9
II.
MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI .........................................................................10
T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

III. PHẠM VI NGHIÊN CỨU ..............................................................................11
IV. HƯỚNG TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .........................11
T
3

T
3

T
3

T
3

V. CẤU TRÚC LUẬN VĂN ................................................................................12
CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG CẢ .................... 13
1.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ DÂN SINH KINH TẾ ....................................13

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

1.1.1.
Vị trí địa lý ................................................................................................... 13
1.1.2. Đặc điểm địa hình ............................................................................................ 15
1.1.3. Đặc điểm địa chất - thổ nhưỡng ...................................................................... 16
Đặc điểm địa chất .................................................................................................... 16
Đặc điểm thổ nhưỡng............................................................................................... 18
1.1.4. Đặc điểm thảm phủ thực vật ............................................................................ 19
1.1.4.1 Thảm phủ thực vật vùng canh tác nông nghiệp. ......................................... 19
1.1.4.2 Thảm phủ thực vật trên đất Lâm nghiệp. .................................................... 20
1.1.5. Điều kiện khí hậu lưu vực sông Cả .................................................................. 21
1.1.5.1 Nắng ........................................................................................................... 22
1.1.5.2 Chế độ nhiệt ............................................................................................... 23

1.1.5.3 Độ ẩm không khí....................................................................................... 24
1.1.5.4 Bốc thoát hơi nước. .................................................................................... 25
1.1.5.5 Chế độ mưa ................................................................................................. 26
1.1.7. Điều kiện dân sinh kinh tế ................................................................................ 31
1.1.7.1. Dân cư ......................................................................................................... 31
1.1.7.2. Thực hiện các chỉ tiêu kinh tế - xã hội chủ yếu thời kỳ 2002 ÷ 2006 ......... 31
1.1.7.3. Tình hình phát triển các ngành, lĩnh vực và các vùng miền ....................... 32
T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

1.2. TÌNH HÌNH TÀI LIỆU KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN LƯU VỰC SÔNG CẢ
...............................................................................................................................37
CHƯƠNG 2: QUY LUẬT HÌNH THÀNH MƯA LỚN VÀ TÌNH HÌNH DỰ BÁO
LŨ TRÊN LƯU VỰC SÔNG CẢ ................................................................................ 40
2.1. CÁC HÌNH THẾ GÂY MƯA LŨ LỚN TRÊN LƯU VỰC SÔNG CẢ .......40
T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

2.1.1. Mưa lớn do ảnh hưởng của bão và áp thấp nhiệt đới ......................................... 40
2.1.2. Mưa lũ do không khí lạnh kết hợp với dải hội tụ nhiệt đới ............................... 44
T
3

T

3

Học viên: Nguyễn Thu Hiền – Cao học 17V

T
3

T
3


Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành Thủy văn học

2

2.1.3. Mưa lớn do các hình thế thời tiết khác gây nên trên lưu vực sông Cả .............. 45
T
3

T
3

2.2.DIỄN BIẾN LŨ LỚN TRÊN HỆ THỐNG SÔNG CẢ ..................................46
T
3

T
3

2.2.1. Mực nước lũ ....................................................................................................... 46
2.2.2. Lưu lượng và tổng lượng lũ ............................................................................... 49
T
3

T
3

T
3

T
3

2.3. CÔNG TÁC PHÒNG CHỐNG LŨ TRÊN HỆ THỐNG SÔNG CẢ ............50
T
3

T
3

2.3.1. Tiêu chuẩn phòng chống lũ sông Cả .................................................................. 50
2.3.1.1. Thời kỳ chống lũ ......................................................................................... 50
2.3.1.2.Tiêu chuẩn chống lũ ..................................................................................... 51
2.3.1.3. Lựa chọn mực nước chống lũ hạ du sông Cả.............................................. 52
2.3.2. Mục tiêu phòng chống lũ hạ du sông Cả ........................................................... 53
2.3.2.1. Mục tiêu xã hội ........................................................................................... 53
2.3.2.2. Mục tiêu kinh tế .......................................................................................... 54
2.3.3. Giải pháp phi công trình trong phòng chống lũ hạ du sông Cả ......................... 54

2.3.3.1. Trồng rừng, bảo vệ rừng phòng hộ đầu nguồn ........................................... 54
2.3.3.2. Công tác dự báo .......................................................................................... 54
2.3.3.3. Công tác tổ chức, chỉ huy chống lụt bão. .................................................... 55
T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

2.4. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ DỰ BÁO THỦY VĂN: .....................................56
T
3

T
3

2.4.1. Khái niệm về dự báo thủy văn ........................................................................... 56
2.4.2. Phân loại dự báo thủy văn:................................................................................. 56
2.3.3. Các chỉ tiêu đánh giá dự báo thủy văn: .............................................................. 57
T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

2.5. TÌNH HÌNH DỰ BÁO LŨ TRÊN HỆ THỐNG SÔNG CẢ .....................58
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH DIMOSOP DỰ BÁO DÒNG CHẢY LŨ
TRÊN LƯU VỰC CẢ ................................................................................................... 59
3.1 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH DIMOSOP ..............................................................59
3.2 KẾT QUẢ ỨNG DỤNG MÔ HÌNH DIMOSOP DỰ BÁO DÒNG CHẢY
TRÊN SÔNG CẢ:
3.2.1. Chuẩn bị số liệu đầu vào: ............................................................................66
T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T

3

T
3

T
3

T
3

T
3

3.2.1.1. Kết quả mô phỏng lưu vực: ........................................................................ 66
3.2.1.2. Thiêt lập bản đồ CN: ................................................................................... 69
3.2.1.3. Tính hệ số Ks: ............................................................................................. 70
3.2.1.4. Chuẩn bị số liệu dạng động......................................................................... 70
3.2.1.5. Lựa chọn trận lũ tính toán: .......................................................................... 72
3.2.2. Kết quả mô phỏng mô hình DIMOSHONG cho các trận lũ lớn cho hệ thống
sông Cả. ....................................................................................................................... 73
3.2.2.1.
Trận lũ từ ngày 24/9 đến ngày 5/10 năm 2007 .................................... 73
3.2.2. 2. Trận lũ từ ngày 29/10 đến ngày 5/11 năm 2008 ........................................ 76
T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

Học viên: Nguyễn Thu Hiền – Cao học 17V

T
3

T
3


Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành Thủy văn học

3

3.2.2. 3. Trận lũ từ ngày 23/9 đến ngày 2/10 năm 2009 .......................................... 78
3.2.2.4. Nhận xét kết quả: ........................................................................................ 80
T

3

T
3

T
3

T
3

3.3. Ứng dụng phương pháp lọc Kalman mở rộng để nâng cao chất lượng tính
toán trong mô hình DIMOSOP ............................................................................80
T
3

T
3

3.3.1. Giới thiệu phương pháp lọc Kalman mở rộng: .................................................. 80
3.3.2. Dạng phương trình lọc Kalman mở rộng ứng dụng trong DIMOHONG .......... 86
3.3.3. Kết quả ứng dụng phép lọc Kalman mở rộng làm tăng độ chính xác trong mô
hình DIMOSOP: .......................................................................................................... 89
3.3.4. Nhận xét kết quả thu được ................................................................................. 94
T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

3.4. ỨNG DỤNG DỰ BÁO THỦ NGHIỆM DÒNG CHẢY LŨ TRÊN LƯU
VỰC SÔNG CẢ VỚI THỜI GIAN DỰ KIẾN 24 GIỜ .......................................94
T
3

T
3

3.4.1. Trường hợp 1: Không có mưa dự báo................................................................ 95
3.4.1. Trường hợp 2: Có số liệu mưa dự báo ............................................................... 97
3.4.2. Nhận xét kết quả dự báo .................................................................................... 99
T

3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ...............................................................................99
CHƯƠNG IV: DIỄN TOÁN DÒNG CHẢY TRÊN LƯU VỰC SÔNG CẢ .............. 100
4.1. ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP MUSKINGUM DIỄN TOÁN DÒNG CHẢY
TRONG SÔNG: ..................................................................................................100
T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

4.1.1. Giới thiệu phương pháp Muskinggum ............................................................. 100
4.1.2 Ứng dụng phương pháp Muskingum diễn toán dòng chảy trên lưu vực sông Cả
từ Dừa về Yên Thượng: ............................................................................................. 103
4.1.2.1. Trận lũ từ ngày 24/9 đến ngày 5/10 năm 2007 ......................................... 105
4.1.2.2.Trận lũ từ ngày 23/9 đến ngày 2/10 năm 2009 .......................................... 105
4.1.2.3. Nhận xét kết quả: ...................................................................................... 106
T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

4.2. ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHƯƠNG TRÌNH LƯU LƯỢNG TƯƠNG
ỨNG DIỄN TOÁN DÒNG CHẢY TRÊN LƯU VỰC SÔNG CẢ ...................106
T
3

T
3

4.2.1 Phương trình lưu lượng tương ứng viết cho đoạn sông không nhánh lớn ........ 106
4.2.2. Phương trình lưu lượng tương ứng viết cho đoạn sông có nhánh ................... 108
4.2.3.1. Phương pháp điểm đặc trưng .................................................................... 109
4.2.3.2. Xác định thời gian chảy truyền dùng đường lượng trữ nước trong sông. 110
4.2.3.3. Khảo sát thời gian chảy truyền từ Dừa về Yên Thượng ........................... 111
4.2.4. Ứng dụng phương trình lưu lượng tương ứng diễn toán dòng chảy từ Dừa về
Yên Thượng ............................................................................................................... 112

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

4.2.4.1. Trường hợp 1: không có lượng nhập khu giữa α = 0, τ ≠ 18, τ = 12 ...... 112
T
3

R

R

T
3

Trận lũ từ ngày 24/9 đến ngày 5/10 năm 2007 ...................................................... 112
T
3

Học viên: Nguyễn Thu Hiền – Cao học 17V

T
3


Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành Thủy văn học

4

Trận lũ từ ngày 23/9 đến ngày 2/10 năm 2009 ...................................................... 113
Nhận xét kết quả: ................................................................................................... 114
T
3

T
3

T
3

T
3

4.2.4.2. Trường hợp 2: Có xét đến lượng nhập khu giữa α = 0,2, τ =18 ............. 114
T
3

T
3

R

R

T
3

Trận lũ từ ngày 24/9 đến ngày 5/10 năm 2007.............................................114
Trận lũ từ ngày 23/9 đến ngày 2/10 năm 2009 ...................................................... 115
Nhận xét kết quả: ................................................................................................... 115
T
3

T
3

T
3

T
3

.............................................................................................................................115
4.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 .............................................................................115
T
3

T
3

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................................... 117
1. KẾT LUẬN .....................................................................................................117
T
3

T

3

T
3

T
3

Những kết quả đạt được ......................................................................................117
2. NHỮNG HẠN CHẾ CÒN TỒN TẠI: ............................................................118
3. KIẾN NGHỊ.....................................................................................................118
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 120
PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 122
T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

T
3

Học viên: Nguyễn Thu Hiền – Cao học 17V


Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành Thủy văn học

5

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Bản đồ mạng lưới hệ thống sông Cả .........................................................13
Hình 1.2: Bản đồ sông suối lưu vực sông Cả ...........................................................29
Hình 1.3: Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn lưu vực sông Cả ...............................39
TU
3

T

3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

Hình 3.1: Biểu đồ lượng ẩm trong đất tính theo cột ẩm trong mô hình
DIMOSHONG ..........................................................................................................62
TU
3

T
3
U

Hình 3.2: Lưới dòng chảy trên lưu vực .....................................................................64
Hình 3.3: Bản đồ Dem lưu vực sông Cả ...................................................................67
Hình 3.4: File thuộc tính của Dem sông Cả ..............................................................68
TU

3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

Hình 3.5+3.6 : Grid hướng dòng chảy và file ma trận hướng dòng chảy .................68
HÌnh 3.7 + 3.8: Kết quả xác định các nhánh dòng chảy và phân đoạn dòng chảy ...68
Hình 3.9: Số hóa nút thượng lưu và hạ lưu ...............................................................69
Hình 3.10: Bản đồ CN dạng Grid lưu vực sông Cả ..................................................70
Hình 3.11: Vị trí các trạm đo mưa vực sông Cả gồm cả phần lãnh thổ Lào.............71
Hình 3.12: Kết quả đường quá trình mô phỏng trận lũ năm 2007 tại trạm Quỳ Châu
...................................................................................................................................73
Hình 3.13: Kết quả đường quá trình mô phỏng trận lũ năm 2007 tại trạm Nghĩa
Khánh ........................................................................................................................73
Hình 3.14: Kết quả đường quá trình mô phỏng trận lũ năm 2007 tại trạm Con

Cuông ........................................................................................................................74
Hình 3.15: Kết quả đường quá trình mô phỏng trận lũ năm 2007 tại trạm Dừa .......74
Hình 3.16 Kết quả đường quá trình mô phỏng trận lũ năm 2008 tại trạm Quỳ Châu
...................................................................................................................................76
Hình 3.17: Kết quả đường quá trình mô phỏng trận lũ năm 2008 tại trạm Nghĩa
Khánh ........................................................................................................................77
Hình 3.19: Kết quả đường quá trình mô phỏng trận lũ năm 2008 tại trạm Con
Cuông ........................................................................................................................77
Hình 3.20: Kết quả đường quá trình mô phỏng trận lũ năm 2008 tại trạm Dừa .......78
Hình 3.21: Kết quả đường quá trình mô phỏng trận lũ năm 2009 tại trạm Quỳ Châu
...................................................................................................................................78
Hình 3.22: Kết quả đường quá trình mô phỏng trận lũ năm 2009 tại trạm Nghĩa
Khánh ........................................................................................................................79
TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3

U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

Học viên: Nguyễn Thu Hiền – Cao học 17V

Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành Thủy văn học

6

Hình 3.23: Kết quả đường quá trình mô phỏng trận lũ năm 2009 tại trạm Con
Cuông ........................................................................................................................79
TU
3

T
3
U

Hình 3.25: Thuật toán lọc Kalman mở rộng .............................................................86
Hình 3.26: Mối quan hệ giữa dòng chảy tính toán và lượng trữ trong ô lưới ...........89
Hình 3.27: Các bước áp dụng phương pháp EKF kết hợp với DIMOSOP ..............90
TU
3

T
3
U

TU
3

T

3
U

TU
3

T
3
U

Hình 3.28: So sánh kết quả mô phỏng trận lũ năm 2009 tại trạm Quỳ Châu ...........91
Hình 3.29: So sánh kết quả mô phỏng trận lũ năm 2009 tại trạm Nghĩa Khánh ......91
TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

Hình 3.30: So sánh kết quả mô phỏng trận lũ năm 2009 tại trạm Con Cuông .........92
Hình 3.31: So sánh kết quả mô phỏng trận lũ năm 2009 tại trạm Dừa .....................92
Hình 3.32: Đường quá trình lưu lượng dự báo tại trạm Nghĩa Khánh năm 2010 .....95
TU

3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

Hình 3.32: Đường quá trình lưu lượng tại trạm Con Cuông năm 2010 ....................96
Hình 3.32: Đường quá trình lưu lượng tại trạm Nghĩa Khánh năm 2010.................96
Hình 3.34: Đường quá trình lưu lượng dự báo tại trạm Nghĩa Khánh năm 2010 .....97
Hình 3.35: Đường quá trình lưu lượng dự báo tại trạm Con Cuông năm 2010 ........98
Hình 3.36: Đường quá trình lưu lượng dự báo tại trạm Dừa năm 2010 ...................98
Hình 4.1: Đường quá trình lưu lượng vào và ra khỏi đoạn sông ............................101
Hình 4.2: Sự phân chia lượng trữ trong một đoạn sông ..........................................102
Hình 4.3: Đường quá trình diễn toán dòng chảy từ Dừa về Yên Thượng năm 2007 ...
105
Hình 4.4: Đường quá trình diễn toán dòng chảy từ Dừa về Yên Thượng năm 2009

105
Hình 4.5: Đường quá trình diễn toán dòng chảy từ Dừa về Yên Thượng năm 2007
.................................................................................................................................113
Hình 4.6: Đường quá trình diễn toán dòng chảy từ Dừa về Yên Thượng năm 2009
.................................................................................................................................113
TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T

3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

TU
3

T
3
U

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

Học viên: Nguyễn Thu Hiền – Cao học 17V


Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành Thủy văn học

7

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Phân bố diện tích theo địa bàn hành chính ...............................................15
Bảng 1.2: Phân loại đất đai trên lưu vực sông Cả .....................................................19
Bảng 1.3: Số giờ nắng trung bình tháng trên lưu vực sông Cả .................................23
TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

Bảng 1.4: Đặc trưng nhiệt độ trung bình tháng trên sông Cả ( C) ............................24
Bảng 1.6: Lượng nước bốc hơi tháng trên lưu vực sông Cả (mm/tháng) .................26
0

TU
3

P
U

U
P

T
3
U

TU
3

T
3
U

Bảng 1.7:Đặc trưng lượng mưa tháng, năm tại các trạm trên lưu vực sông Cả........27
Bảng 1.8. Phân bố diện tích một số sông nhánh lớn của hệ thống sông Cả .............30
Bảng 1.9: Đặc trưng hình thái lưu vực sông Cả ........................................................30
TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

Bảng 1.10. Cơ cấu kinh tế của các tỉnh trên lưu vực sông Cả ..................................36
Bảng 1.11: Các trạm thủy văn phục vụ dự báo trên hệ thống sông Cả .....................38
Bảng 2.1. Các cơn bão lịch sử điển hình ảnh hưởng tới hai tỉnh Nghệ An - Hà Tĩnh
...................................................................................................................................40
Bảng 2.2: Tần suất (%) số cơn bão hàng năm đổ bộ vào Việt Nam và Hà Tĩnh ......41
Bảng 2.3: Khả năng xuất hiện lũ lớn nhất năm tại các vùng ....................................46
Bảng 2.4: Khả năng xuất hiện lũ vào các tháng trong năm ......................................47
Bảng 2.5 : Đặc trưng mực nước lũ thực đo tại một số vị trí trên sông Cả ................48
Bảng 2.6: Đặc trưng thống kê mực nước lũ ở một số trạm hạ du sông Cả ...............48
Bảng 2.7: Đặc trưng lưu lượng lũ ở một số trạm hạ du sông Cả ..............................49
Bảng 2.8: Mực nước lũ lớn nhất thực đo trên sông Cả. ............................................51
Bảng 2.9. Tiêu chuẩn chống lũ hạ du sông Cả ..........................................................51
Bảng 2.10. Mức nước báo động lũ dọc sông Cả .......................................................52
Bảng 2.11. Mực nước lũ thiết kế trên sông Cả trường hợp lên đê ............................53
Bảng 2.12. Bảng đánh giá phương án dự báo theo mức đảm bảo phương án ..........57
Bảng 3.1: Trị số CN theo tình hình sử dụng đất ứng với các loại đất khác nhau .....69

Bảng 3.2: Lưu lượng thực đo và lưu lượng tính toán bằng mô hình DIMOSOP trận
lũ năm 2007 ...............................................................................................................75
Bảng 3.3: Sai số tính toán mô phỏng trận lũ năm 2007 ............................................76
Bảng 3.4: Sai số tính toán của mô hình DIMOSOP đối với trận lũ năm 2008 .........78
Bảng 3.5: Sai số tính toán của mô hình DIMOSOP đối với trận lũ năm 2009 .........80
Bảng 3.6: Kết quả tính toán EKF ..............................................................................93
Bảng 3.7: So sánh chỉ tiêu sai số giữa giá trị tính toán ban đầu và giá trị tính toán
EKF ...........................................................................................................................94
TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU

3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3

U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

Học viên: Nguyễn Thu Hiền – Cao học 17V


Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành Thủy văn học

8

Bảng 3.5: Bảng tính toán các chỉ tiêu dự báo ...........................................................97
Bảng 3.6: Bảng tính toán các chỉ tiêu dự báo ...........................................................98
TU
3

T
3
U

TU
3

T
3
U

Bảng 4.1: Sai số diễn toán dòng chảy đến trạm Yên Thượng.................................106
Bảng 4.2 : Sai số tính toán dòng chảy tại Yên Thượng ..........................................114
TU
3

TU
3

Học viên: Nguyễn Thu Hiền – Cao học 17V

T
3
U

T
3
U


Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành Thủy văn học

9

MỞ ĐẦU
I. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ LUẬN GIẢI TÍNH CẤP
THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Trong khoảng thời gian gần đây, do tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu,
do hiện tượng La Nina và El Nino, hàng loạt những trận mưa bão kèm theo lũ lụt

liên tiếp xảy ra ở các nước trong nhiều khu vực trên thế giới gây những tổn thất
ngày càng lớn. Lịch sử đã ghi lại những trận lũ gây thiệt hại to lớn về người và của
trên nhiều hệ thống sông trên thế giới như: Trên sông Trường Giang năm 1932,
1998; tại Việt Nam trên hệ thống sông Hồng – Thái Bình năm 1945 và 1971 gây vỡ
đê hàng loạt và thiệt hại về nhiều mặt của xã hội. Đặc biệt, lũ năm 1945 vỡ 79
quãng đê gây ngập lụt 11 tỉnh, 313000 hecta đất canh tác và khoảng 4 triệu người
chịu ảnh hưởng.
Ở miền Trung, thiên tai lũ lụt và hạn hán xảy ra thường xuyên hơn với mức
độ trầm trọng hơn, đặc biệt là năm 2007 (có tới 5 trận lũ xảy ra liên tiếp trong vòng
1 tháng) gây thiệt hại nặng nề về người và của cho các tỉnh miền Trung, trong đó có
nhiều huyện như Quế Phong, Quỳ Châu, Nghĩa Đàn thuộc tỉnh Nghệ An thuộc lưu
vực sông Cả. Ngoài các nguyên nhân khách quan do thời tiết, khí hậu, còn có những
nguyên nhân chủ quan như khả năng dự báo mưa lũ chưa tốt, việc áp dụng các
phương pháp dự báo trên các lưu vực sông chưa hợp lý.
Sông Cả là một trong chín hệ thống sông lớn của nước ta, dòng chính sông
Cả có chiều dài 531 Km, đoạn chảy qua lãnh thổ Lào là 170 Km, còn lại chảy qua
hai tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh rồi đổ ra biển Đông tại Cửa Hội. Nguồn nước trên lưu
vực sông Cả khá dồi dào với tổng lượng dòng chảy năm là 23,5 tỷ m3 tương ứng với
P

P

lưu lượng trung bình nhiều năm là 746m /s. Dòng chảy lũ phụ thuộc vào chế độ
mưa, mùa lũ có xu hướng chậm dần từ Bắc vào Nam, từ thượng nguồn về hạ du.
3
P

P

Do thành phần lượng lũ khu giữa lớn nên thời gian truyền lũ ở những trận lũ

lớn về dòng chính rất nhanh, gây khó khăn cho việc dự báo và phòng tránh lũ.
Trong những thập kỷ gần đây, Nghệ An, Hà Tĩnh là một trong những tỉnh ở miền
Trung thường xuyên chịu ảnh hưởng nặng nề của thiên tai, mưa, bão, lũ lụt; làm ảnh
Học viên: Nguyễn Thu Hiền – Cao học 17V


Luận văn thạc sĩ

10

Chuyên ngành Thủy văn học

hưởng lớn đến quá trình phát triển kinh tế, đời sống của địa phương. Do vậy, việc
tính toán, dự báo dòng chảy lũ sông Cả có ý nghĩa thực tiễn và khoa học to lớn
trong công tác phòng tránh lũ, lụt, giảm nhẹ thiên tại cho khu vực. Hiện nay việc dự
báo lũ cho lưu vực sông Cả vẫn chủ yếu dựa vào các phương pháp truyền thống với
thời gian dự kiến nhỏ hơn 24 giờ. Thực tế đòi hỏi cần phải có một công cụ tính
toán, dự báo quá trình dòng chảy lũ với thời gian dự kiến đủ dài và đảm bảo độ
chính xác.
Cho đến nay trên lưu vực sông Cả đã có nhiều đề tài, dự án trong lĩnh vực tài
nguyên nước và giảm nhẹ thiên tai nói chung và dự báo thủy văn nói riêng như:
Chương trình KC 12-02- Cân bằng bảo vệ và sử dụng có hiệu quả nuồn nước vùng
Bắc Trung Bộ, Quy hoạch tổng hợp nguồn nước lưu vực sông Cả (2002-2004)
Nghiên cứu mô hình SSARR phục vụ dự báo thủy văn sông Cả; Dự án khảo sát
điều tra tính toán hoàn nguyên lũ năm 1978 với thực trạng sông Cả năm 2002 …
Nhìn chung, các chương trình, đề tài phục vụ bài toán quy hoạch, tài nguyên nước.
Về vấn đề dự báo lũ thì mới sử dụng các phương pháp hồi quy tuyến tính, các mô
hình rời rạc, chưa kết nối mô hình thủy văn, thủy lực. Việc nghiên cứu tính toán dự
báo dòng chảy và mực nước có ý nghĩa rất quan trọng trong công tác chủ động khai
thác tài nguyên nước, phòng chống giảm nhẹ thiên tai.

Để đạt được mục tiêu giải quyết những yêu cầu cấp thiết đã đặt ra. Người
thực hiện đã tiến hành thu thập tài liệu tại các trạm khí tượng, thủy văn, địa hình,
địa mạo, điều kiện dân sinh kinh tế trên lưu vực sông Cả thuộc lãnh thổ Việt Nam ,
từ đó nghiên cứu lựa chọn trong các mô hình toán khác nhau và ứng dụng mô hình
DIMOSOP với hy vọng có thể tìm ra thêm một phương án dự báo mới để đa dạng
hoá các phương án dự báo lũ sông Cả hiện có tại Trung tâm Dự báo KTTV Trung
ương, cùng với các phương pháp truyền thống nhằm phục vụ cho công tác phòng lũ
và giảm nhẹ thiên tai được tốt hơn.
II.

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

2.1

Mục tiêu đào tạo
Nâng cao khả năng tổng hợp của học viên về các kiến thức đã học ở chương

trình cao học và chuyên ngành thuỷ văn học, đồng thời học viên nắm được phương
pháp nghiên cứu và biết cách giải quyết một vấn đề thực tế trên cơ sở vận dụng
Học viên: Nguyễn Thu Hiền – Cao học 17V


Luận văn thạc sĩ

11

Chuyên ngành Thủy văn học

phương pháp luận và các phương pháp tính toán, công nghệ, công cụ hiện đại trong
nghiên cứu.

2.2 Mục tiêu nghiên cứu
Thu thập và xử lý số liệu về điều kiện tự nhiên , tình hình khí tượng thủy văn
và ứng dụng mô hình DIMOSOP dự báo dòng chảy lũ đến lưu vực Cả ; kết hợp với
phương pháp lọc Kalman mở rộng để tăng chất lượng dự báo; tìm ra phương pháp
phù hợp để diễn toán dòng chảy trên lưu vực sông Cả. Đánh giá khả năng ứng dụng
của các phương pháp này trong dự báo tác nghiệp tại Trung tâm Dự báo Khí tượng
Thủy văn Trung ương.
III. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Không gian nghiên cứu: Luận văn nghiên cứu quá trình hình thành lũ trên lưu
vực sông Cả
Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu, ứng dụng mô hình DIMOSOP dự báo dòng
chảy lũ trên lưu vực sông Cả tính đến Dừa và diễn toán dòng chảy về Yên Thượng.
IV. HƯỚNG TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Hướng tiếp cận: Căn cứ vào tình hình thu thập tài liệu, nghiên cứu trên lưu
vực, tác giả lựa chọn hướng tiếp cận vừa mang tính kế thừa vừa đảm bảo tính sáng
tạo trong nghiên cứu. Tổng hợp hệ thống, xem xét các thành phần tương tác lẫn
nhau như: địa hình, địa chất, thổ nhưỡng, khí hậu, nước, sinh vật, con người, điều
kiện kinh tế xã hội, đặc điểm tình hình lũ lụt và những tác hại do lũ lụt gây ra...
Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp điều tra thực địa: Tổ chức các hoạt động điều tra thực địa
trong phạm vi nghiên cứu của luận văn nhằm mục đích đánh giá tình hình thực tế về
thực trạng dự báo lũ trên hệ thống sông Cả
- Phương pháp thống kê: Phương pháp này được sử dụng trong việc xử lý
các tài liệu về thủy văn phục vụ cho các tính toán, phân tích của luận văn.
- Phương pháp mô hình toán: Sử dụng công cụ mô hình toán thủy văn, ứng
dụng công nghệ: viễn thám và GIS

Học viên: Nguyễn Thu Hiền – Cao học 17V

Luận văn thạc sĩ

12

Chuyên ngành Thủy văn học

- Phương pháp phân tích hệ thống: dựa vào lý thuyết hệ thống để phân tích
hoạt động của hệ thống và đưa ra các kịch bản tính toán.
- Phương pháp kế thừa nghiên cứu: Trong quá trình thực hiện, luận văn có
tham khảo và thừa kế một số tài liệu, kết quả có liên quan đến luận văn được nghiên
cứu trước đây của các tác giả, cơ quan và tổ chức khác. Những thừa kế này là hết
sức quan trọng trong việc định hướng và hiệu chỉnh các kết quả nghiên cứu, cũng
như đưa ra các kết luận khoa học mới có giá trị, tránh trùng lặp hay kết quả nghiên
cứu lỗi thời và để tính toán của luận văn phù hợp hơn với thực tiễn của vùng nghiên
cứu.
V. CẤU TRÚC LUẬN VĂN
Cấu trúc của Luận văn bao gồm các phần sau:
Mục lục.
Mở đầu:
Chương 1: Điều kiện địa lý tự nhiên lưu vực sông Cả
Chương 2: Quy luật hình thành mưa lớn và tình hình dự báo lũ trên lưu vực
sông Cả
Chương 3: Ứng dụng mô hình DIMOSOP dự báo dòng chảy lũ trên lũ vực
sông Cả
Chương 4:Diễn toán dòng chảy trên lưu vực sông Cả
Kết luận và kiến nghị.
Tài liệu tham khảo.
Phụ lục.

Học viên: Nguyễn Thu Hiền – Cao học 17V

Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành Thủy văn học

13

CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG CẢ
1.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ DÂN SINH KINH TẾ
1.1.1. Vị trí địa lý
U

Hình 1.1: Bản đồ mạng lưới hệ thống sông Cả
Sông Cả là một trong 9 hệ thống sông lớn của nước ta. Sông bắt nguồn từ nước
bạn Lào, chảy qua hầu hết địa phận tỉnh Nghệ An, phần này được gọi là sông Cả.
Đến hạ lưu vùng Nam Đàn sông tiếp nhận phụ lưu sông La từ Hà Tĩnh chảy sang.
Từ ngã ba này ra tới biển sông được gọi là sông Lam. Lưu vực sông Cả nằm ở vùng
Bắc Trung bộ, có toạ độ địa lý từ 18015' đến 20010'30'' vĩ độ Bắc; 103045'20'' đến
P

P

P

P

P

P

105015'20'' kinh độ Đông. Điểm đầu của lưu vực nằm ở toạ độ 20010'30'' độ vĩ Bắc;
P

P

Học viên: Nguyễn Thu Hiền – Cao học 17V

P

P


Luận văn thạc sĩ

14

Chuyên ngành Thủy văn học

103045'20'' kinh độ Đông. Cửa ra của lưu vực nằm ở toạ độ 18045’27” độ vĩ Bắc;
P

P

P

P

105046’40” kinh độ Đông.
P

P

Điểm sông Cả chảy vào đất Việt Nam tại Biên giới Việt Lào trên dòng Nậm
Mô có toạ độ: 19024'59'' độ vĩ Bắc; 104004'12'' kinh độ Đông.
P

P

P

P

Lưu vực sông Cả nằm trên hai quốc gia, phần thượng nguồn nằm trên đất tỉnh
Phông Sa Vẳn và Sầm Nưa của nước Cộng hoà dân chủ nhân dân Lào. Ở Việt Nam,
lưu vực sông nằm trên địa phận của 3 tỉnh Thanh Hoá, Nghệ An, Hà Tĩnh.
- Thuộc tỉnh Thanh Hoá, lưu vực sông Cả chiếm 1/2 diện tích huyện Như Xuân
trên lưu vực sông Nhánh - sông Chàng.
- Thuộc tỉnh Nghệ An, lưu vực nằm trên đất huyện Quế Phong, Quỳ Châu, Quỳ
Hợp, Nghĩa Đàn, Tân Kỳ (nhánh sông Hiếu). Kỳ Sơn, Tương Dương, Con Cuông,
Anh Sơn, Đô Lương, Thanh Chương, Nam Đàn, Hưng Nguyên (nhánh dòng chính
sông Lam)
- Thuộc tỉnh Hà Tĩnh lưu vực nằm ở các huyện Hương Sơn, Hương Khê, Vũ
Quang, Nghi Xuân
Lưu vực sông Cả được giới hạn bởi phía Bắc tỉnh Nghệ An từ đường quốc lộ
1A lên giáp với lưu vực sông Hoàng Mai, Khe Dứa, Độ Ông - lưu vực sông Mực lưu vực sông Chu; Phía Tây giáp lưu vực sông Mã, sông Mê Kông; Phía Nam giáp
lưu vực sông Gianh, sông Trí và sông Rào Cái; Biển ở phía Đông.
Theo tài liệu đặc trưng mạng lưới sông ngòi Việt Nam của tổng cục Thuỷ Văn
xuất bản, diện tích tự nhiên toàn bộ lưu vực sông Cả, tính từ thượng nguồn đến cửa
sông là 27.200 km2 và phân bố trên các địa dư hành chính như sau:

P

P

Học viên: Nguyễn Thu Hiền – Cao học 17V


Luận văn thạc sĩ

15

Chuyên ngành Thủy văn học

Bảng 1.1: Phân bố diện tích theo địa bàn hành chính
Lưu vực Sông

Diện tích tự

Cả

nhiên (km2)

nghiệp (ha)

nghiệp (ha)

khác (ha)

Tổng lưu vực

27.200

1.798.830

449.266

471.910

Lào

9.470

681.840

66.290

198.870

Việt Nam

17.730

1.116.990

382.976

273.034

Thanh Hóa

441,21

32.400

1.500

10.221

Nghệ An

13860,79

883.410

331.734

168.935

Hà Tĩnh

3.428

200.180

49.742

92.878

P

P

Diện tích lâm Diện tích nông

Diện tích

1.1.2. Đặc điểm địa hình
Lưu vực sông Cả phần thuộc lãnh thổ Việt Nam có thể phân chia 3 dạng địa hình:
U

- 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,

Học viên: Nguyễn Thu Hiền – Cao học 17V


Luận văn thạc sĩ

16

Chuyên ngành Thủy văn học

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
tới 2 - 3‰ 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
U

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.

Học viên: Nguyễn Thu Hiền – Cao học 17V


Luận văn thạc sĩ

17

Chuyên ngành Thủy văn học

Phương cấu tạo của các đới kiến tạo nhìn chung đều phát triển theo hướng
Tây Bắc - Đông Nam, có một phần nhỏ chuyển hướng Đông Bắc - Tây Nam (dưới
Nghĩa Đàn. Các hệ thống đứt gãy trong vùng bao gồm:
- Đứt gãy sâu sông Cả kéo dài theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, đứt gãy
này có liên quan đến sự hình thành địa hào Neogen.
- Đứt gãy sâu Rào Nậy kéo dài hơn 100km theo hướng Tây Bắc - Đông
Nam, góc dốc 80o đổ về Tây Nam, sâu 32km.
P

P

- Đứt gãy Sầm Nưa chạy theo hướng Đông Bắc - Tây Nam bị chặn bởi đứt
gãy sông Cả.
- Đứt gãy Quỳ Châu - Sông Hiếu.
Các hệ thống đứt gãy trên đây có liên quan đến đặc điểm địa chất công trình, địa
chất thủy văn và còn là tiền đề cho sự phát triển của các dòng sông lớn nhỏ trong
vùng.
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 vùng nghiên cứu 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.
Chất lượng nước dưới đất của vùng thuộc loại nước siêu nhạt, nước mềm (có
độ pH = 6). Nói chung chất lượng tốt, đảm bảo cho ăn uống, sinh hoạt và có thể
khai thác nước ngầm để tưới.
Về khoáng sản, lưu vực sông Cả có cấu tạo địa chất rất phức tạp, các nham
thạch có mặt đầy đủ các lớp tuổi từ cổ đến trẻ, tiếp theo là những hoạt động kiến tạo
đã làm thay đổi các cơ cấu kiến trúc của nham thạch trong đó có mặt của các thành
phần sa khoáng khác nhau. Nhìn chung trong toàn vùng gặp rất nhiều loại sa
khoáng từ đơn giản đến phức tạp, từ nham thạch rẻ tiền như vật liệu xây dựng cho
đến những khoán sản quý như Vàng, Rubi. Các mỏ khoáng sản có giá trị như thiếc
Học viên: Nguyễn Thu Hiền – Cao học 17V


Luận văn thạc sĩ

18

Chuyên ngành Thủy văn học

(Quỳ Hợp), sắt (Thạch Khê), Ru bi (Quỳ Châu), vàng gặp nhiều ở các thung lũng
suối lớn. Tài nguyên khoáng trong vùng là một thế mạnh để tạo điều kiện cho việc
phát triển kinh tế xã hội trong giai đoạn hiện tại và trong tương lai lâu dài.
Đặc điểm thổ nhưỡng
Đất đai là sản phẩm của đá mẹ, khí hậu và thảm thực vật. Chất lượng của đất
đai (hoá tính và lý tính) có ảnh hưởng quyết định đến sự sinh trưởng và phát triển
của các loại cây trồng. Dựa vào những chỉ tiêu chuyên môn của ngành thổ nhưỡng,

qua khảo sát, thí nghiệm các mẫu đất, Bộ Nông nghiệp đã tiến hành thiết lập bản đồ
thổ nhưỡng ở lưu vực sông Cả. Các loại đất chính ở vùng lưu vực là:
+ Đất phù sa và đất cát ven biển.
+ Đất bùn lầy.
+ Đất mặn
+ Đất Feralitic mùn vàng nhạt trên núi.
+ Đất Feralitic trên núi.
+ Đất Feralitic điển hình nhiệt đới ẩm vùng đồi.
+ Đất Macgalit Feralitic.
+ Đất lúa nước vùng đồi.
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.
Đất đai vùng trung du khá đa dạng: Các loại đất chua, đất glây hoặc glây
mạnh úng nước.
Ở vùng đồi chuyển tiếp từ đồng bằng lên núi, loại đất chủ yếu là Feralitic.
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.

Học viên: Nguyễn Thu Hiền – Cao học 17V


Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành Thủy văn học

19

Bảng 1.2: Phân loại đất đai trên lưu vực sông Cả
Nghệ An

Tên đất

Diện tích
(ha)

Hà Tĩnh

Toàn lưu vực

Diện
%

Diện tích

tích

(ha)

(ha)
Tổng diện tích điều

%

%

1.640.849

100

395.000

100

2.035.849

100

đất (đã trừ sông suối 1.498.492

100

320.400

100

1.818.892

100

173.600

11,58

126.400

39,45

300.000

16,46

146.400

84,33

93.600

74,05

240.000

80

1.323.892

88,42

194.000

60,55

1.518.892

83,51

tra thổ nhưỡng
Diện tích các loại
và núi đá)
1- Đất thủy thành
- Nhóm phù sa dốc

tụ
2- Đất địa thành

1.1.4. Đặc điểm thảm phủ thực vật
U

Nói đến thảm phủ thực vật thường xét đến điều kiện rừng trên lưu vực tuy
nhiên thảm phủ thực vật phải xét đến độ che phủ trong năm của toàn lưu vực.
1.1.4.1 Thảm phủ thực vật vùng canh tác nông nghiệp.
Diện tích canh tác nông nghiệp trên toàn lưu vực chỉ chiếm khoảng 7% diện
tích toàn lưu vực. Trên diện tích đất này hiện nay canh tác với hệ số quay vòng
ruộng đất từ 1,7 đến 1,8 lần trong năm nghĩa là trong một năm chỉ có khoảng 6
tháng có cây che phủ còn lại 6 tháng đất trống. Trong 6 tháng phần cây có lá che
phủ cho diện tích chỉ chiếm 3,5-4 tháng. Có thể đánh giá thảm phủ thực vật trên đất
nông nghiệp chỉ đạt 20-25%.
Học viên: Nguyễn Thu Hiền – Cao học 17V


Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành Thủy văn học

20

1.1.4.2 Thảm phủ thực vật trên đất Lâm nghiệp.
Rừng ở lưu vực sông Cả tập trung chủ yếu ở ba tỉnh phía Lào (Bô-li-khăm-xay,
Siêng Khoảng và Hủa Phăn). Theo khảo sát sơ bộ và đánh giá tài nguyên riêng phía
Lào thảm phủ còn hơn 555.000 ha. Ở Việt Nam, rừng tập trung ở phía Bắc, Tây Bắc
và Tây Nam lưu vực trên cao độ từ 150m ÷ 1.500m. Lưu vực có hai vùng rừng quốc
P

P

P

P

gia là Pù Mát (Nghệ An) và Vũ Quang (Hà Tĩnh). Trước năm 1995, rừng bị suy
giảm nhanh do rừng trồng bổ sung không kịp với tốc độ cháy rừng, phá rừng làm
nương rẫy và du canh du cư của đồng bào dân tộc ít người. Theo tài liệu điều tra
rừng trên lưu vực sông Cả, phía Việt Nam năm 1943 có khoảng 12.106 ha, đến năm
1999 đánh giá rừng chỉ còn khoảng 710.000 ha, mức che phủ còn 35,5 %. So với
cùng thời kỳ, các khu vực khác phía Bắc như rừng ở Tuyên Quang còn 28,5%, vùng
Tây Bắc còn 8% thì lưu vực sông Cả rừng còn phong phú hơn. Từ năm 1995 đến
2003 do tốc độ trồng rừng nhanh cộng với chính sách giao đất, giao rừng và các
chương trình phát triển kinh tế miền núi nên cho tới nay rừng trên lưu vực đã bắt
đầu được bảo tồn và phục hồi. Độ che phủ rừng đã đạt 41,51% ở Nghệ An và
39,18% ở Hà Tĩnh, trong đó có trên 90% là rừng tự nhiên.
Trên lưu vực sông Cả theo thống kê có tới 153 họ, 522 chi và 986 loài thân gỗ,
chưa kể các loại thân thảo, thân leo, trong đó có 23 loài thân gỗ và 6 loài thân thảo
được ghi vào sách đỏ Việt Nam.
- Thân gỗ bao gồm: Bách Xanh, Thông Đỏ, Phủ ba mùi, Thông tre, Thông Pà
Có, Thông Đà Lạt, Thuỷ Tùng (Thông nước), Sam Bông, Sam Lạnh, Trầm (gió
bàu), Hoàn Dâu, Thông hai lá dẹt, Cẩm Lai, Cẩm lai Bà Rịa, Cẩm lai Đồng Lai , Gõ
đỏ (Cà Tre), Gụ mật (Gõ mật), Giáng Hương, Cambốt, Giáng Hương mắt chim, Lát
hoa, Lát đa đồng, Lát Chua, Trắc, Trắc Mây, Trắc Cambốt, Pơmu (Ngọc An) Mưu,
Mưu sọc, Đinh, Sến mật, Nghiến, Lim xanh, Kim Giao
- Thân thảo gồm: Ba Gạc, Ba Kích, Bách Hợp, Sâm Ngọc Linh, Sa Nhân, Thảo
Quả.
Rừng trên lưu vực sông Cả tập trung ở thượng lưu và được phân thành hai kiểu:

Học viên: Nguyễn Thu Hiền – Cao học 17V


Luận văn thạc sĩ

21

Chuyên ngành Thủy văn học

- Rừng kín thường xanh phân bố ở độ cao 150 m ÷ 700 m.
- Rừng kín hỗn giao cây lá kim phân bố ở độ cao trên 700 m.
Rừng trên lưu vực sông Cả vẫn là nguồn nguyên liệu quan trọng của các
ngành công nghiệp chế biến với tổng trữ lượng gỗ khoảng 57 ÷ 60 triệu m3 trong
P

P

đó có 42,5 vạn m3 gỗ Pơ Mu; Tre, Nứa, Mây khoảng 1 tỷ cây.
P

P

Cộng với sự đa dạng của địa hình cảnh quan sinh thái, khí hậu thời tiết và
nguồn thức ăn dồi dào đã tạo cho hệ động vật ở đây cũng rất phong phú. Theo thống
kê, trên toàn lưu vực có 241 loài của 86 họ và 28 bộ, trong đó có 64 loài thú, 137
loài chim, 25 loài bò sát, 15 loài lưỡng thê. Trong số đó có 34 loài thú, 9 loài chim
và một loài cá được ghi vào sách đỏ Việt Nam.
Rừng trên lưu vực sông Cả đa dạng và phong phú cả động vật và thực vậtđặc biệt có những loài quý hiếm như Sao La, Gỗ Pơ Mu. Đây cũng là nguồn tài
nguyên đáng kể thúc đẩy cho quá trình phát triển kinh tế trên lưu vực, đồng thời
cũng là một vốn quý để duy trì nguồn nước mùa kiệt và hạn chế nước trong mùa lũ.

Chính vì vậy, cần phải có quy hoạch sử dụng, bảo vệ phát triển rừng một cách bền
vững, tạo môi trường sinh thái của lưu vực tốt hơn.
1.1.5. Điều kiện khí hậu lưu vực sông Cả
U

Lưu vực sông Cả nằm trong miền 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. Khối không khí này 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 gây nên thời tiết lạnh và khô vào các tháng mùa đông và có
mưa phùn vào các tháng cuối mùa đông.
- 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, áp
thấp nhiệt đới. Những nhiễu động thời tiết có thể đơn thuần là một hình thế thời tiết
Học viên: Nguyễn Thu Hiền – Cao học 17V