Ứng dụng mô hình thủy văn dự báo dòng chảy mùa cạn với thời đoạn 10 ngày phục vụ vận hành một hồ chứa thượng nguồn sông vu gia thu bồn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHÙNG HỒNG LONG

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY VĂN DỰ BÁO
DÒNG CHẢY MÙA CẠN VỚI THỜI ĐOẠN 10 NGÀY PHỤC VỤ
VẬN HÀNH MỘT SỐ HỒ CHỨA
THƯỢNG NGUỒN SÔNG VU GIA - THU BỒN

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY

Đà Nẵng - Năm 2017


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHÙNG HỒNG LONG

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY VĂN DỰ BÁO
DÒNG CHẢY MÙA CẠN VỚI THỜI ĐOẠN 10 NGÀY PHỤC VỤ
VẬN HÀNH MỘT SỐ HỒ CHỨA
THƯỢNG NGUỒN SÔNG VU GIA - THU BỒN

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình thủy
Mã số:
60.58.02.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY

Người hướng dẫn khoa học: TS. Lê Hùng

Đà Nẵng - Năm 2017


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công
trình nào khác.
Tác giả

Phùng Hồng Long


ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY VĂN DỰ BÁO DÒNG CHẢY MÙA CẠN
VỚI THỜI ĐOẠN 10 NGÀY PHỤC VỤ VẬN HÀNH MỘT SỐ HỒ CHỨA
THƯỢNG NGUỒN SÔNG VU GIA - THU BỒN
Học viên: Phùng Hồng Long. Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình thủy.
Mã số:60.58.02.02. Khóa: 2015-2017. Trường Đại học Bách khoa- ĐHĐN.
Tóm tắt - Trong những năm gần đây, mô hình thủy văn được sử dụng rất nhiều trong
dự báo lũ. Nghiên cứu này được đề xuất nhằm nâng cao khả năng ứng dụng mô hình thủy văn
dự báo lưu lượng dòng chảy đến hồ với thời đoạn 10 ngày trong mùa cạn tại các vị trí hồ chứa
thủy điện Sông Tranh 2, Đắk Mi 4 thuộc hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn. Từ nguyên lý mưa
- dòng chảy, tác giả đã sử dụng lượng mưa dự báo và quá trình dòng chảy tại các thời đoạn
trước thời điểm tiến hành dự báo, cho phép xây dựng các phương án dự báo dòng chảy mùa
cạn với thời gian dự kiến 10 ngày và có thể lập quy trình vận hành hệ thống hồ chứa với thời
gian dự kiến 10 ngày. Điều này đóng vai trò quan trọng trong việc điều hành hiệu quả các hồ
chứa theo thời gian thực. Làm cơ sở cho việc vận hành liên hồ chứa để phát huy hiệu quả cao

nhất, vừa đảm bảo chống hạn cho hạ du, vừa đảm bảo sản lượng điện phục vụ kinh tế xã hội
đồng thời giảm thiểu thất thoát nguồn nước.
Từ khóa – dự báo thủy văn, dự báo 10 ngày, dự báo Sông Tranh 2, dự báo Đắk Mi 4,
mô hình NAM.
APPLICATION OF HYDROLOGICAL MODEL IN FORECASTING DRY SEASON
FLOW WITH 10 DAYS PERIOD OF TIME TO OPERATE SOME RESERVOIRS OF
UPSTREAM VU GIA-THU BON RIVER
Abstract: In recent years, hydrological model are widely used hydrological flood
forecasting. This study is proposed to improve the application of hydrological modeling in
flow forecasting to lakes within 10 days in dry season at the location of Song Tranh 2, Dak Mi
4 reservoirs in the Vu Gia- Thu Bon river system. From the rain-flow principle, the author has
used the predicted precipitation and flow process at the pre-forecasting stage to allow the
building of dry season flow forecasts methods for a period of 10 Days and can set up the
reservoir system operation process with the expected 10 days.This plays is an important role
in effectively managing the reservoirs in real time that one is a basis for inter-reservoir
operation to maximize the effectiveness while also ensuring drought protection for the
downstream area as well as ensuring electricity production for socio-economic development
while minimizing water source losses.
Keywords: Hydrological forecasting, 10 days forecast. Song Tranh 2 forecast, Dak
Mi 4 forecast, NAM models…


MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................1
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu ......................................................................3
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................3
4. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................................ 4
6. Nội dung luận văn bao gồm ................................................................................4

Chương 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU DÒNG CHẢY MÙA
CẠN................................................................................................................................. 5
1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu dòng chảy mùa cạn và điều tiết hồ chứa ..............5
1.1. 1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong nước ...........................................5
1.1.2. Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước .............................................................. 9
1.2. Phạm vi tính toán của đề tài ................................................................................10
Chương 2. ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ DÒNG CHẢY MÙA CẠN
TRÊN SÔNG VU GIA – THU BỒN .......................................................................... 12
2.1. Điều kiện tự nhiên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn ..........................................12
2.1.1. Vi ̣trí điạ lý ..................................................................................................12
2.1.2. Điều kiện địa hiǹ h .......................................................................................13
2.1.3. Đă ̣c điể m sông ngòi ....................................................................................13
2.2. Điều kiện kinh tế xã hội lưu vực sông .................................................................14
2.3. Đặc điểm chế độ mưa mùa cạn ............................................................................15
2.3.1. Tổng lượng mưa mùa cạn ...........................................................................15
2.3.2 Phân phối mưa mùa cạn theo thời gian .......................................................16
2.3.3 Thời gian mưa .............................................................................................. 16
2.4. Đặc điểm dòng chảy mùa cạn ..............................................................................16
2.4.1. Dòng chảy mùa cạn.....................................................................................16
2.4.2. Đặc điểm nguồn nước mùa cạn thượng nguồn sông Vu Gia - Thu Bồn ....19
2.5. Hệ thống hồ chứa Sông Tranh 2, Đăk Mi 4 và nhiệm vụ điều tiết trong mùa
cạn .................................................................................................................................20
2.5.1. Hiện trạng các công trình thủy điện ............................................................ 20
2.5.2. Đảm bảo dòng chảy tối thiểu trên sông ......................................................21
2.5.3. Nhiệm vụ điều tiết và quy trình vận hành liên hồ chứa thời kỳ mùa cạn ...22
Chương 3. THIẾT LẬP MÔ HÌNH THỦY VĂN PHỤC VỤ DỰ BÁO DÒNG
CHẢY 10 NGÀY MÙA CẠN CHO THƯỢNG NGUỒN SÔNG VU GIA - THU
BỒN............................................................................................................................... 23
3.1. Lựa cho ̣n mô hin
̀ h dự báo ....................................................................................23

3.1.1. Giới thiệu chung về các mô hình thủy văn phục vụ dự báo dòng chảy ......23
3.1.2. Xác đinh
̣ mô hình Thủy văn phục vụ dự báo dòng chảy ............................ 23
3.1.3. Lý thuyết mô hình NAM ............................................................................24
3.2. Số liệu khí tượng thủy văn sử dụng trong nghiên cứu ......................................29
3.3. Ứng dụng mô hình thủy văn MIKE-NAM tính toán dòng chảy 10 ngày mùa
cạn thượng nguồn hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn ................................................30
3.3.1. Thu thập, xử lý tài liệu địa hình, số liệu mưa, bốc hơi, lưu lượng .............31
3.3.2. Thiế t lâ ̣p lưu vực tính toán ..........................................................................31
3.3.3. Tạo lưu vực sông và file đầu vào mô hình MIKE-NAM............................ 32
3.3.4. Thiết lập file thông số mô hình MIKE-NAM .............................................34
3.4. Hiêụ chỉnh và kiể m đinh
̣ mô hin
̀ h MIKE-NAM ................................................36
3.4.1. Đối với lưu vực Nông Sơn, Thành Mỹ .......................................................36
3.4.2. Đối với lưu vực Sông Tranh 2, Đắk Mi 4 ...................................................43
Chương 4. DỰ BÁO THỬ NGHIỆM DÒNG CHẢY 10 NGÀY MÙA CẠN ĐẾN
HỒ CHỨA SÔNG TRANH 2 VÀ ĐẮK MI 4 ........................................................... 50
4.1. Lập phương án dự báo dòng chảy thời đoạn 10 ngày mùa cạn đến các hồ
chứa Sông Tranh 2 và hồ chứa Đắk Mi 4 ..................................................................50
4.2. Khả năng dự báo mưa lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn ...................................50
4.3. Dự báo thử nghiêm
̣ lưu lượng dòng chảy về hồ chứa Sông Tranh 2 và hồ
chứa Đắk Mi 4 ..............................................................................................................53
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 58
1. Kết luận ....................................................................................................................58
2. Kiến nghị ..................................................................................................................58
TÀI LIỆU THAM KHẢO

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO)
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
TB:
LV:
TV:
TBNN:
KTTV:
MT:
ESNO:
M:
Q:
W:
Whi:
H:
Kp:
MND:
MNDGC:
MNC:
Enăm:
WBL:
NCKH:
NNC:

Trung biǹ h
Lưu vực
Thủy văn

Trung biǹ h nhiề u năm
Khí tượng thủy văn
Môi trường
El Nino Southern Oscillation
Mô đuyn dòng chảy
Lưu lượng dòng chảy
Tổng lượng dòng chảy
Dung tích hữu ích
Đô ̣ cao mực nước
Hệ số phân phối
Mực nước dâng
Mực nước dâng gia cường
Mực nước chết
Tổng điện năng năm
Chênh lệch tổ ng lươ ̣ng dòng chảy tính toán và thực đo
Nghiên cứu khoa học
Nhóm nghiên cứu.


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Số hiệu
Tên hình
hình
2.1
Mưa trung bình tháng, năm thời đoạn 1980-2012
Dòng chảy các tháng mùa cạn trung bình nhiều năm và tỷ số phân
2.2
phối của nó so với dòng chảy năm
2.3
Các đặc trưng dòng chảy kiệt theo thời đoạn

3.1
Danh sách trạm khí tượng
3.2
Danh sách trạm thủy văn
3.3
Danh sách trạm đo mưa
3.4
Số liệu các trạm dùng để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
Danh sách các tiểu lưu vực của thượng nguồn sông Vu Gia - Thu
3.5
Bồn
3.5
Danh sách các lưu vực tính toán dòng chảy mùa cạn
3.6
Tỷ trọng lượng mưa các trạm cho các lưu vực tính toán
Số liệu các trạm dùng để hiệu chỉnh mô hình LV Nông Sơn,
3.7
Thành Mỹ
Đánh giá kết quả hiệu chỉnh bộ thông số mô hình LV Nông Sơn,
3.8
Thành Mỹ
Các bộ thông số sau khi đã hiệu chỉnh mô hình LV Nông Sơn,
3.9
Thành Mỹ
Đánh giá kết quả kiểm định bộ thông số LV Nông Sơn, Thành
3.10
Mỹ
Số liệu các trạm dùng để hiệu chỉnh lưu vực Sông Tranh 2 và
3.11
Đăk Mi 4

Đánh giá kết quả kiể m đinh
̣ bô ̣ thông số LV Sông Tranh 2 và
3.12
ĐăkMi 4
Các bộ thông số sau khi đã hiệu chỉnh LV Sông Tranh 2 và Đăk
3.13
Mi 4
Đánh giá kết quả kiểm định bộ thông số LV Sông Tranh 2 và Đăk
3.14
Mi

Trang
15
17
18
29
29
29
31
31
33
35
37
37
40
40
43
43
46
46

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Số hiệu
hình vẽ
và đồ thị
1
1.1
2.1
2.2
2.3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16

Tên hình vẽ và đồ thị

Trang

Mạng lưới sông Vu Gia - Thu Bồn và các hồ chứa thủy điện
Tổng lượng dòng chảy các tháng mùa cạn.
Bản đồ khu vực nghiên cứu
Phân phối trong năm lưu lượng trung bình tháng tại một số
trạm thuỷ văn trong hệ thống sông Vu Gia-Thu Bồn
Hệ thống các hồ chứa lớn trên lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn
Cấu trúc của mô hình NAM
Sơ đồ mạng lưới trạm khí tượng, thủy văn và đo mưa trên lưu
vực sông Vu Gia - Thu Bồn
Các bước tính toán dòng chảy bằng mô hình MIKE-NAM
Lưu vực thượng nguồn sông Vu Gia – Thu Bồn
File số liệu lượng mưa, lượng bốc hơi làm đầu vào mô hình
MIKE-NAM
File số liệu lưu lượng làm đầu vào mô hình MIKE-NAM
Khai báo thông số lưu vực
Sơ đồ phân bố tỷ trọng lượng mưa các trạm đối với các lưu
vực
Thông số mô hình mưa dòng chảy MIKE-NAM
Lưu lượng thực đo và tính toán trạm TV Nông Sơn (1/1/1980
- 31/8/2000)
Lưu lượng thực đo và tính toán trạm TV Thành Mỹ (1/1/1980
- 31/8/2000)
Lưu lượng thực đo và tính toán trạm TV Nông Sơn (1/1/1980
- 31/8/2000).
Lưu lượng thực đo và tính toán trạm TV Thành Mỹ (1/1/1980
- 31/8/2000).
Lưu lượng thực đo và tính toán tại hồ Sông Tranh 2
(1/1/2013 - 31/8/2016).

Lưu lượng thực đo và tính toán tại hồ Đắk Mi 4 (1/1/2013 31/8/2016).
Lưu lượng thực đo và tính toán tại hồ Sông Tranh 2
(10/2/2017 - 20/3/2017).

2
7
12
19
22
25
30
30
32
33
34
34
35
36
38
39
41
42
44
45
47


Số hiệu
hình vẽ
và đồ thị

3.17
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9

Tên hình vẽ và đồ thị
Lưu lượng thực đo và tính toán tại hồ Đắk Mi 4 (10/2/2017 20/3/2017).
Bản tin dự báo định lượng mưa 10 ngày, từ ngày 01 –
10/4/2017
Bản tin dự báo định lượng mưa 10 ngày, từ ngày 11 –
20/4/2017
Bản tin dự báo định lượng mưa 10 ngày, từ ngày 21 30/4/2017
Lưu lượng thực đo và tính toán tại hồ Sông Tranh 2
(1/4/2017 - 10/4/2017).
Lưu lượng thực đo và tính toán tại hồ Đắks Mi 4 (1/4/2017 10/4/2017).
Lưu lượng thực đo và tính toán tại hồ Sông Tranh 2
(11/4/2017 - 20/4/2017).
Lưu lượng thực đo và tính toán tại hồ Đắk Mi 4 (11/4/2017 20/4/2017).
Lưu lượng thực đo và tính toán tại hồ Sông Tranh 2
(21/4/2017 - 30/4/2017)
Lưu lượng thực đo và tính toán tại hồ Đắk Mi 4 (21/4/2017 30/4/2017).

Trang

48
52
52
53
54
54
55
55
56
56


1

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm gần đây do biến đổi khí hậu, nền nhiệt độ nóng lên, mưa ít đi
đã gây nên các đợt hạn hán nghiêm trọng kéo dài cả tháng hoặc nhiều tháng liên tục,
có nơi hạn hán kéo dài cả năm hoặc vài năm liên tiếp.
Nhìn chung, nhịp độ xuất hiện hạn hán, thiếu nước ngày càng gia tăng, tác hại
của nó đối với các ngành kinh tế quốc dân, đặc biệt là sản xuất nông, lâm, ngư nghiệp
và môi trường sinh thái ngày càng lớn.
Nhìn chung, nhịp độ xuất hiện hạn hán, thiếu nước ngày càng gia tăng, tác hại
của nó đối với các ngành kinh tế quốc dân, đặc biệt là sản xuất nông, lâm, ngư nghiệp
và môi trường sinh thái ngày càng lớn. Có thể nêu các ví dụ điển hình về thiệt hại do
hạn hán trong những qua như sau:
Đông xuân 1994/1995, hạn xảy ra gay gắt ở một số tỉnh thuộc cao nguyên
Trung Bộ. Trong đó, Đắk Lắk đã bị hạn chưa từng thấy trong 50 năm qua làm ảnh
hưởng rất lớn đến cây trồng, đặc biệt là cà phê - nguồn kinh tế lớn của nhân dân địa
phương, nước sinh hoạt hàng ngày cũng bị thiếu nghiêm trọng. Thiệt hại cho sản xuất

khoảng 600 tỷ đồng.
Đông xuân 1995/1996, hạn cũng đã xảy ra ở nhiều nơi trên phạm vi toàn quốc.
ở Trung du, miền núi Bắc Bộ diện tích bị hạn là 13.380 ha, ở đồng bằng Bắc Bộ là
100.000 ha. Hạn xảy ra nghiêm trọng ở các tỉnh thuộc khu vực Tây Nguyên.
Đông xuân 1997/1998 xảy ra hạn trầm trọng trên diện rộng, với ảnh hưởng của
El Nino hoạt động mạnh từ tháng 11/1997 đến tháng 5/1998 làm cho nhiều nước trên
thế giới bị hạn hán nghiêm trọng, gây tổn thất lớn cho nền kinh tế và sự phát triển của
xã hội. Chỉ tính riêng thiệt hại về vật chất trong nông nghiệp ở Việt Nam đã tới con số
5.000 tỷ đồng và trên 5,5 triệu người chủ yếu là tập trung ở miền Trung, Đông Nam
Bộ và Tây Nguyên bị thiếu nước sinh hoạt trầm trọng.
Như vậy, hạn hán là một hiện tượng tự nhiên được coi là thiên tai (đứng hàng
thứ 3 sau lũ lụt và bão), tạo thành do sự thiếu hụt nghiêm trọng lượng mưa so với
chuẩn trong điều kiện nhiệt độ không khí cao, kéo dài làm cạn kiệt nguồn nước dự trữ
ở các sông, suối, hồ chứa, suy kiệt lượng ẩm trong đất, ảnh hưởng đến sự phát triển
bình thường của cây trồng, làm mùa màng bị giảm sút hoặc mất trắng, gây hậu quả
nghiêm trọng đến đời sống chính trị, kinh tế - xã hội. Do đó, buộc chúng ta phải có
cách nhìn khác đối với thiên tai hạn hán, để có giải pháp hữu hiệu làm giảm nhẹ thiệt
hại do hạn hán gây ra.
Năm 2010: do tình hình nắng nóng gay gắt, liên tục trong các tháng 01, tháng
02 nên đến đầu tháng 3 dòng chảy trên các sông hệ Thu Bồn xuống thấp hơn cùng kỳ
từ 0,3 đến 0,4 mét, nước mặn theo thuỷ triều xâm nhập sâu vào hạ lưu sông, đến cửa
hút các trạm bơm, do vậy một số trạm bơm trên sông Thu Bồn không hoạt động được


2
vì nguồn nước bị nhiễm mặn. Riêng khu vực Tứ câu (Điện Bàn) có 176,69 ha không
sản xuất được.
Năm 2012: Vụ Hè Thu 2012, khu vực Tứ Câu do nguồn nước thường xuyên bị
nhiễm mặn nên có 30,01 ha cuối kênh không thể sản xuất được.
Năm 2013 khu vực sông Vu Gia, mực nước tại Ái Nghĩa xuống thấp kết hợp

với việc bồi lấp lòng sông nên phải đào vét sông mới có nước để trạm bơm Ái Nghĩa
hoạt động, riêng khu vực Tứ Câu có 27,28 ha diện tích lúa không sản xuất được.
Năm 2014, tình hình thời tiết tiếp tục khó khăn, vào mùa cạn do hoạt động của
một số công trình thủy điện đã làm thay đổi sự phân bố dòng chảy theo không gian và
thời gian, lưu lượng sông Vu Gia về phía hạ lưu đập giảm hẳn và dòng chảy bên sông
Thu Bồn tăng lên rõ rệt (sông Cái tại Thành Mỹ thuộc hệ thống sông Vu Gia chỉ đạt
10% lưu lượng TBNN cùng kỳ; sông Thu Bồn tại Nông Sơn đạt 148%), hạn hán đã
làm cho 458 ha không gieo sạ được, hơn 500 ha lúa nước miền núi đang gieo sạ bị
thiếu nước.

Hình 1: Mạng lưới sông Vu Gia - Thu Bồn và các hồ chứa thủy điện
Hiện nay, trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn có khá nhiều hồ chứa thủy điệnđây là một trong nguồn cung cấp nước quan trọng trong mùa khô. Tuy nhiên, việc vận
hành liên hồ như thế nào để phát huy hiệu quả cao nhất, vừa đảm bảo chống hạn cho
hạ du, vừa đảm bảo sản lượng điện phục vụ kinh tế xã hội đồng thời giảm thiểu thất
thoát nguồn nước là một vấn đề cần phải nghiên cứu kỹ. Đề tài này sẽ tập trung giải
quyết những vấn đề trên.


3
Năm 2015, Chính phủ đã ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực
sông Vu Gia - Thu Bồn (số 1537/QĐ-TTg) đã có quy định về vận hành các hồ chứa A
Vương, Đăk Mi 4, Sông Tranh 2, sông Bung 4, Sông Bung 4A và Sông Bung 5 trong
mùa cạn. Nguyên tắc vận hành trong mùa cạn như sau:
- Vận hành hồ theo các thời kỳ sử dụng nước gia tăng, sử dụng nước bình
thường và theo thời đoạn 10 ngày.
- Vận hành các hồ theo giá trị mực nước tại các Trạm TV Ái Nghĩa và Giao
Thủy.
- Trong thời gian vận hành hồ chứa phải căn cứ vào mực nước hồ hiện tại và dự
báo dòng chảy đến hồ trung bình trong 10 ngày tới để điều chỉnh việc vận hành sao
cho mực nước hồ tại các thời điểm tương ứng không nhỏ hơn gía trị giới hạn dưới của

các hồ.
Với quy trình vận hành liên hồ chứa đã ban hành thì ta thấy công tác dự báo
dòng chảy đến hồ trong thời đoạn 10 ngày đóng vai trò quan trọng trong việc điều
hành hiệu quả các hồ chứa theo thời gian thực. Làm cơ sở cho việc vận hành liên hồ
như thế nào để phát huy hiệu quả cao nhất, vừa đảm bảo chống hạn cho hạ du, vừa
đảm bảo sản lượng điện phục vụ kinh tế xã hội, đồng thời giảm thiểu thất thoát nguồn
nước.
Do đó tác giả chọn đề tài Ứng dụng mô hình thủy văn dự báo dòng chảy mùa
cạn với thời đoạn 10 ngày phục vụ vận hành một số hồ chứa thượng nguồn sông Vu
Gia - Thu Bồn.
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
Nghiên cứu áp dụng mô hình toán để tính toán dự báo lưu lượng 10 ngày trong
mùa cạn tại các vị trí hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2, Đak Mi 4 và trạm TV Nông
Sơn, Thành Mỹ thuộc hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn, làm cơ sở để đề xuất vận hành
theo Quy trình vận hành liên hồ chứa của Chính phủ.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Dự báo dòng chảy đến các nút hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2, Đắk Mi 4 và
các vị trí trạm TV Nông Sơn, Thành Mỹ.
Phạm vị nghiên cứu:
- Phạm vi không gian: Khu vực nghiên cứu được lựa chọn là vùng thượng
nguồn sông Vu Gia - Thu Bồn.
- Phạm vi thời gian: Dự báo dòng chảy đến thượng lưu sông Vu Gia - Thu Bồn
trong mùa cạn.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thu thập, xử lý và đánh giá số liệu: Thu thập và xử lý số liệu, các
tài liệu liên quan cần thiết đến lĩnh vực nghiên cứu cũng như các nội dung tính toán
trong báo cáo.
- Phương pháp mô hình toán: Sử dụng mô hình MIKE-NAM để tính toán dòng

4
chảy từ mưa trên các lưu vực bộ phận trong mùa cạn.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Là tài liệu phục vụ cho xây dựng, phát triển kinh tế xã hội có liên quan đến
nguồn tài nguyên nuớc.
Là tài liệu phục vụ cho nghiên cứu khu vực thượng nguồn sông Vu Gia - Thu
Bồn.
Kết quả cảnh báo, dự báo dòng chảy tại các hồ chứa Sông Tranh 2, Đắk Mi 4
làm cơ sở để các hồ chứa vận hành vừa đảm bảo mục tiêu phát điện vừa đảm bảo vận
hành cấp nước cho hạ du trong mùa cạn.
6. Nội dung luận văn bao gồm
Ngoài hai phần Mở đầu và Kết luận, kiến nghị đề tài gồm 4 chương:
Chương 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu tính toán dòng chảy mùa cạn
Chương 2. Đặc điểm điều kiện tự nhiên và dòng chảy mùa cạn trên sông Vu Gia
- Thu Bồn
Chương 3. Thiết lập mô hình thủy văn phục vụ dự báo dòng chảy 10 ngày mùa
cạn cho thượng nguồn sông Vu Gia - Thu Bồn
Chương 4. Dự báo thử nghiệm dòng chảy 10 ngày mùa cạn đến hồ chứa Sông
Tranh 2 và Đắk Mi 4.


5

Chương 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
DÒNG CHẢY MÙA CẠN
1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu dòng chảy mùa cạn và điều tiết hồ chứa
1.1. 1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong nước
Trong những năm gần đây, do tác động của biển đổi khí hậu, trong đó có hiện
tượng ENSO đã gây ảnh hưởng rất lớn đến các yếu tố khí tượng và thuỷ văn toàn cầu
nhất là khu vực nhiệt đới Thái Bình Dương. Qua kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả

cho thấy, giá trị cực đại về số giờ nắng, nhiệt độ không khí, bốc thoát hơi tiềm năng
thường xuất hiện vào các năm El-Nino; đỉnh lũ năm của phần lớn các sông lớn ở Việt
Nam thường xảy ra vào những năm La-Nina. Giá trị nhỏ nhất của độ ẩm tương đối,
lượng mưa và dòng chảy thường xuất hiện vào các năm El-Nino và dẫn đến sự thiếu
nước, hạn trong các vụ Đông Xuân ở các tỉnh miền Trung và Nam Bộ.
Về khoa học kỹ thuật, hiện nay với sự hỗ trợ của máy móc thiết bị, nghiên cứu
và ứng dụng các mô hình hiện đại vào tính toán và dự báo TV ngày càng trở nên phổ
biến. Các mô hình được nghiên cứu và ứng dụng khá rộng rãi trong lĩnh vực dự báo
thủy văn gồm: Mô hình SSARR, TANK,...
Ngoài ra, về phương diện dự báo hạn vừa, hạn dài trong thuỷ văn cũng đã được
nghiên cứu ứng dụng như phương pháp phân tích chuỗi thời gian - như mô hình
ARIMA, các phương pháp vật lý thống kê xét tương quan các yếu tố thuộc loại mô
hình tất định kết hợp với dự báo mưa dài hạn.
Các công trình nghiên cứu về dự báo dòng chảy mùa cạn trong những năm gần
đây đã được nghiên cứu sâu. Các công trình nghiên cứu về nguồn nước nói chung, dự
báo thủy văn nói riêng chủ yếu do các đơn vị, tổ chức khoa học thực hiện như: Viện
Quy hoạch Thủy lợi, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, Trung tâm
dự báo KTTV Trung ương, Viện Địa lý, Viện Khoa học Thủy lợi, Trường Đại học
Thủy lợi,... Nội dung các công trình nghiên cứu tập trung vào đánh giá nguồn nước, dự
báo dòng chảy, cân bằng nước, điều tiết hồ chứa,...
Hạn hán là một hiện tượng tự nhiên được coi là thiên tai đứng hàng thứ 3 sau lũ
lụt và bão, tạo thành do sự thiếu hụt nghiêm trọng lượng mưa so với chuẩn trong điều
kiện nhiệt độ không khí cao, kéo dài làm cạn kiệt nguồn nước dự trữ ở các sông, suối,
hồ chứa, suy kiệt lượng ẩm trong đất, ảnh hưởng đến sự phát triển bình thường của cây
trồng, làm mùa màng bị giảm sút hoặc mất trắng, gây hậu quả nghiêm trọng đến đời
sống chính trị, kinh tế - xã hội.
Hạn thuỷ văn xảy ra cùng pha với hạn khí tượng và hạn nông nghiệp. Cũng là
sự thiếu hụt giáng thuỷ trong một thời gian dài làm cạn kiệt nước trên các sông ngòi,
dòng chảy, hồ chứa. Hạn thuỷ văn được đặc trưng bằng sự suy giảm dòng chảy sông
và thiếu hụt các nguồn nước mặt và nước ngầm.

6
Bài toán vận hành hệ thống hồ chứa là một trong những bài toán được nhiều cơ
quan nghiên cứu quan tâm như các Viện Khoa học thủy lợi Việt Nam, Viện Cơ học,
Viện khoa học Khí tượng Thủy văn, cũng như các trường Đại học trong nước nghiên
cứu ứng dụng vào thực tiễn hệ thống các hồ chứa ở nước ta.
Ngày 13/10/2010 Phó Thủ tướng Hoàng Trung Hải đã ký văn bản số 1879/QĐTTg phê duyệt danh mục các hồ thủy lợi, thủy điện trên lưu vực sông phải xây dựng
quy trình vận hành liên hồ chứa. Theo đó, các hồ chứa xây dựng trên lưu vực 11 sông
đã đươ ̣c ghi trong văn bản này phải xây dựng quy trình vận hành liên hồ chứa để thống
nhất về việc vận hành liên hồ, đảm bảo an toàn công trình, giảm lũ cho hạ du trong
mùa lũ, đảm bảo dòng chảy tối thiểu trên sông và nhu cầu sử dụng nước tối thiểu ở hạ
du trong mùa cạn, và đảm bảo hiệu quả phát điện. Hiện có 11 quy trình vận hành liên
hồ chứa trên 11 lưu vực sông được ban hành, trong đó có 10 quy trình vận hành trong
cả năm và 01 quy trình vận hành trong mùa lũ. Tuy nhiên, do thời gian thực hiện các
quy trình còn tương đối ít, đặc biệt là quy trình vận hành liên hồ chứa trong mùa cạn
(hầu hết các quy trình mới được ban hành cuối năm 2014 và cuối 2015) nên một số bất
cập phát sinh chưa kịp điều chỉnh khiến hiệu quả vận hành chưa cao, thậm chí gây
lúng túng, bất nhất ở một vài địa phương. Thực tế cho thấy các quy định vận hành liên
hồ chứa cần “mềm” hơn nhằm đảm bảo sự phối hợp nhịp nhàng giữa việc tích nước
phát điện và xả nước phục vụ nhu cầu sinh hoạt và sản xuất ở hạ du.
Quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn được Thủ
tướng Chính phủ ban hành. Theo đó, hàng năm các hồ: A Vương, Đắk Mi 4, Sông
Tranh 2, Sông Bung 4, Sông Bung 4A và Sông Bung 5 trên lưu vực sông Vu Gia - Thu
Bồn phải vận hành theo nguyên tắc thứ tự ưu tiên:
Trong mùa lũ, đảm bảo an toàn công trình; góp phần giảm lũ cho hạ du; đảm
bảo hiệu quả phát điện.
Trong mùa cạn, phải vận hành theo nguyên tắc thứ tự ưu tiên: Đảm bảo an toàn
công trình, đảm bảo dòng chảy tối thiểu trên sông và nhu cầu sử dụng nước tối thiểu ở
hạ du; đảm bảo hiệu quả phát điện. Quy trình nêu rõ, mùa lũ từ ngày 01 tháng 9 đến

ngày 15 tháng 12; mùa cạn từ ngày 16 tháng 12 đến ngày 31 tháng 8 năm sau.


7

TỔNG LƯỢNG DÒNG CHẢY CÁC THÁNG MÙA CẠN
TẠI 2 TRẠM THÀNH MỸ VÀ NÔNG SƠN
6

3

W(10 m )

Thành Mỹ
Nông Sơn

800
700
600
500
400
300
200
100
0
1

2

3

4

5

6

7

8

9 Tháng

Hình 1.1: Tổng lượng dòng chảy các tháng mùa cạn.
(Nguồ n: Đặc điể m KTTV Quảng Nam 2013)
Quy trình quy định rõ, việc phân bổ nguồn nước của các hồ chứa để bảo đảm
khả năng điều tiết của từng hồ, đáp ứng nhu cầu sử dụng nước trong suốt thời gian
mùa cạn, đặc biệt là những năm cạn kiệt, thiếu nước vẫn phải bảo đảm đến cuối mùa
cạn, đồng thời tránh việc lãng phí, khi thừa nước, khi thiếu nước.
Hơn nữa, Quy trình còn quy định mực nước tối thiểu của từng hồ vào đầu mùa
cạn và từng thời đoạn 10 ngày tiếp theo cho đến cuối mùa cạn để cân bằng hồ, cân đối
nguồn nước trên cơ sở lượng nước nước đến, lưu lượng xả của từng hồ.
Những chỉ số mực nước tối thiểu trên được quy định cụ thể, dựa trên những tính
toán khoa học. Nếu các chủ hồ nghiêm túc vận hành điều tiết hồ theo đúng các chỉ số
được đưa ra, nhu cầu tối thiểu về nước cho hạ du sẽ được đảm bảo, hơn nữa, an toàn
hồ chứa cũng sẽ được đảm bảo.
Các đề tài về lĩnh vực dự báo dòng chảy cạn và cảnh báo hạn hán đã được
nghiên cứu rất sâu ở Việt Nam. Sau đây là một số đề tài tiêu biểu:
1 - Đề tài NCKH cấp Tổng cục KTTV: “Dự báo hạn dài hạn thời kỳ hè thu
(tháng VII-IX) khu vực đồng bằng và trung du Bắc Bộ” thực hiện năm 2001 [1]. Đề tài

đã xác định chỉ tiêu hạn, đánh giá tác động của hiện tượng ENSO đến tình hình khô
hạn - úng ngập và xây dựng một loạt phương trình hồi quy dự báo hạn - úng ở các tỉnh
đồng bằng và trung du Bắc Bộ. Phương pháp này đã được đưa vào dự báo thử nghiệm
trong năm 2002, kết quả tốt.
2 - Viện Quy hoạch Thủy lợi thực hiện tiểu dự án “Xây dựng quy trình vận
hành hồ chứa bậc thang sông Đà và Lô điều tiết nước trong mùa khô cho hạ du sông
Hồng – Thái Bình” do TS. Tô Trung Nghĩa làm chủ nhiệm [4]. Dự án thực hiện từ
2006.


8
3 - Đề tài “Đánh giá tác động của các hệ thống hồ chứa trên sông Đà, sông Lô
đến dòng chảy mùa cạn hạ du sông Hồng và đề xuất giải pháp đảm bảo nguồn nước hạ
du”, 2009. Do TS. Nguyễn Lan Châu làm chủ nhiệm [8] đã xây dựng công nghệ dự
báo dòng chảy 5 ngày mùa cạn trên hệ thống sông Hồng.
4 - Chuyên đề “Hạn hán và sa mạc hóa ở Việt Nam” do Cục Quản lý Nước và
Công trình Thủy lợi thực hiện trong khuôn khổ Dự án VIE/97/002 - Hỗ trợ hệ thống
quản lý thiên tai ở Việt Nam [3] cũng đề cập đến các vấn đề về: (i) Hiện trạng hạn hán
và tác động của hạn hán đến kinh tế xã hội ở nước ta; (ii) Đánh giá kết quả các biện
pháp phòng chống hạn và sa mạc hóa đã thực hiện ở Việt Nam; (iii) Chiến lược phòng
chống và giảm nhẹ thiệt hại do hạn hán và sa mạc hóa gây ra.
5 - Chuyên đề: “Thử nghiệm xây dựng mô hình dự báo hạn ở 7 vùng khí hậu
Việt Nam trên cơ sở mối quan hệ giữa nhiệt độ mặt nước biển với chỉ số khô hạn”
(2001), do ThS. Nguyễn Đức Hậu và TS. Phạm Đức Thi [2] cùng thực hiện. Đã xác
định chỉ tiêu hạn, đánh giá tác động của hiện tượng ENSO đến tình hình hạn và xây
dựng một loạt phương trình hồi quy dự báo hạn cho 7 vùng khí hậu Việt Nam: Tây
Bắc, vùng núi phía Bắc, đồng bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ, Nam Trung Bộ, Tây
Nguyên và Nam Bộ.
Các đề tài liên quan đến lĩnh vực dự báo dòng chảy mùa cạn và cảnh báo hạn
hán trên hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn gồm:

Dự án “Điều tra đánh giá tình hình khai thác và sử dụng tài nguyên nước lưu
vực Vu Gia – Thu Bồn” Viện Quy hoạch thủy lợi, 2006 [6]. Đề tài này đã sử dụng mô
hình thủy văn, thủy lực thuộc họ Mike để tính toán dòng chảy và trữ lượng nước cho
lưu vực. Sản phẩm đề tài phục vụ cho công tác quy hoạch phát triển kinh tế xã hội, xây
dựng các công trình cấp nước cũng như quy hoạch sản xuất trên toàn lưu vực. Hiện
nay, do tốc độ phát triển nhanh chóng của hạ tầng kỹ thuật cũng như dân sinh trên lưu
vực, do tác động của con người như chặt phá rừng, xây dựng hệ thống hồ chứa, phát
triển công nghiệp và biến đổi khí hậu làm cho nhiều dữ liệu đầu vào bị thay đổi cần
được cập nhật bổ sung. Sản phẩm đề tài chủ yếu tính toán cân bằng nước, không xây
dựng công cụ tính toán dự báo nên không sử dụng trực tiếp trong dự báo tác nghiệp
được.
Đề tài nghiên cứu khoa học độc lập cấp nhà nước 2007 - 2010 “Nghiên cứu đề
xuất các giải pháp quản lý sử dụng tổng hợp tài nguyên nước lưu vực Vu Gia – sông
Hàn đáp ứng nhu cầu phát triển bền vững thành phố Đà Nẵng” mã số ĐTĐL.2007G/43
do PGS.TS Nguyễn Hồng Khánh làm chủ nhiệm [9] đã sử dụng mô hình thủy văn
phân bố MARINE, thủy lực 1 chiều, 2 chiều, chất lượng nước, truyền lũ, ngập lụt và
đề xuất kế hoạch chiến lược quản lý, sử dụng tổng hợp tài nguyên nước sông Vu Gia.
Đây là một đề tài có sản phẩm nghiên cứu rất quan trọng phục vụ cho chiến lược quản
lý, quy hoạch nguồn nước phục vụ thành phố Đà Nẵng, một trong những thành phố
đang có sự phát triển nhanh chóng tại khu vực Miền Trung. Đề tài đã tính toán cân


9
bằng nước, trữ lượng nước, khả năng cấp nước cho thành phố, tuy nhiên không xây
dựng công cụ dự báo để vận hành cụ thể một hoạt động nào trên sông.
Dự án “Lập quy trình vận hành liên hồ chứa Vu Gia – Thu Bồn” do Cục Quản
lý Tài nguyên nước [12] thực hiện năm 2010-2014 đã nghiên cứu đánh giá nhu cầu sử
dụng nước hạ lưu sông Vu Gia – Thu Bồn và việc vận hành 4 hồ chứa Đăk Mi 4, A
Vương, Sông Tranh 2 và Sông Bung 4 để đảm bảo sử dụng nước ở hạ du trong mùa
cạn. Theo quy trình này thì trạm TV Ái Nghĩa trên sông Vu Gia và trạm TV Giao

Thủy trên sông Thu Bồn được chọn làm điểm kiểm soát dòng chảy mùa cạn. Quy trình
quy định để đảm bảo sử dụng nước cho hạ du thì mực nước tại Ái Nghĩa là 2.8m và
Giao Thủy là 1.16m trong thời kỳ sử dụng nước gia tăng (từ ngày 11 tháng 5 đến ngày
10 tháng 6) và tại Ái Nghĩa là 2.67m và Giao Thủy là 1.02m trong thời kỳ sử dụng
nước bình thường (từ ngày 16 tháng 12 đến ngày 10 tháng 5 năm sau) và (từ ngày 11
tháng 6 đến ngày 31 tháng 8). Quy trình được ban hành sẽ là hành lang pháp lý quan
trọng điều tiết lượng nước phục vụ dân sinh – kinh tế cả khu vực hạ du của hệ thống
sông Vu Gia – Thu Bồn, điều chỉnh hoạt động của nhiều đơn vị liên quan trong đó cả
lĩnh vực quản lý của địa phương, hệ thống hồ chứa và cũng như công tác dự báo dòng
chảy đến các điểm kiểm soát dòng chảy để phục vụ cho việc vận hành liên hồ trong
mùa cạn.
1.1.2. Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước
Hiện nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ, dự báo thủy văn trên thế
giới đã có nhiều chuyển biến theo xu hướng mô hình hóa sự vận động của các yếu tố
thủy văn. Quá trình hình thành và vận động của dòng chảy sông ngòi được mô phỏng
bằng các mô hình thủy văn, thủy lực. Các mô hình thủy văn, thủy lực sử dụng các
phương pháp mô phỏng, tính toán và cho kết quả đầu ra tùy thuộc vào đặc điểm của
các lưu vực (vùng khí hậu, địa hình, phạm vi,...) và các mục đích sử dụng sản phẩm.
Một số mô hình thủy văn, thủy lực điển hình có khả năng ứng dụng trong dự báo thủy
văn đã được các tổ chức khoa học trên thế giới nghiên cứu xây dựng.
Dòng chảy hạ du chịu tác động mạnh bởi thủy triều. Việc dự tính thủy triều trên
thế giới cũng đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu, có thể kể đến công trình nghiên
cứu của Lamb, 1932; Proudman, 1952 khi các tác giả này giải hệ các phương trình
thủy động lực học 2 chiều mô phỏng hiện tượng thủy triều trong vùng nước sâu. Tiếp
đến các nghiên cứu khác dựa vào hệ phương trình nước nông 2 chiều để mô phỏng các
quá trình lan truyền triều vào khu vực ven bờ như Dronker và cộng sự, 1955; Wunsch,
C.H., 1968. Với sự phát triển của nhiều lý thuyết và sơ đồ tính toán mới, các quá trình
vật lý khác ảnh hưởng đến quá trình lan truyền triều như nhiệt độ, độ mặn, gió, sóng
cũng lần lượt được đưa vào nghiên cứu trong các nghiên cứu của Rinsenberg, S.J.,
Rattray, J.M., 1975; Winant, C.D. và Bratkovich, A.W., 1981; Kato và cộng sự, 1982;

Forbed và Groves, 1987…).


10
1.2. Phạm vi tính toán của đề tài
Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới cho thấy trong thời
gian qua đã phát triển mạnh về công cụ tính toán cũng như các công trình nghiên cứu,
nhưng do hệ thống sông mỗi lưu vực có đặc thù riêng, trong hệ thống hồ chứa, mỗi hồ
chứa có những mục tiêu khác nhau, do đó cách tiếp cận mỗi nơi đều khác nhau, và bài
toán vận hành hệ thống hồ chứa trong mùa cạn phụ thuộc vào đặc điểm địa hình, địa
chất, khí hậu của từng lưu vực sông, các mục tiêu khác nhau của hệ thống hồ chứa trên
lưu vực đó, điều kiện về số liệu đo đạc....từ đó mới có thể đưa ra sách lược vận hành
cụ thể phù hợp cho mỗi lưu vực khác nhau.
Các nhà khoa học đã cung cấp cơ sở khoa học, công nghệ, công cụ bước đầu
đáp ứng một phần yêu cầu của công tác dự báo nguồn nước mùa cạn gây nên trên các
hệ thống sông, đặc biệt khu vực Nam Bộ đã có nhiều công cụ phục vụ dự báo.
Đối với Hệ thống Sông Vu Gia – Thu Bồn mới chỉ có các nghiên cứu tính toán
xâm nhập mặn trên hệ thống sông, chưa có nghiên cứu công nghệ dự báo dòng chảy
mùa cạn.
Việc nghiên cứu cảnh báo, dự báo dòng chảy mùa cạn trên hệ thống sông Vu
Gia – Thu Bồn vẫn còn một số vấn đề tồn tại:
- Chưa có công cụ cảnh báo tình trạng thiếu nước cạn kiệt trên lưu vực sông.
- Chưa có một công nghệ hoàn chỉnh để dự báo quá trình dòng chảy trong mùa
cạn phục vụ cho công tác phòng chống và giảm nhẹ thiên tai cũng như khai thác hợp
lý tài nguyên nước trên lưu vực sông.
- Các nghiên cứu về phương pháp, công nghệ cảnh báo tình trạng thiếu nước
phục vụ kinh tế - xã hội trên hệ thống sông đã được xây dựng nhưng chưa được đưa
vào thực hiện trong nghiệp vụ. Đặc biệt, đề tài KC08.22 đã xây dựng được các công cụ
và chỉ tiêu dự báo mùa cạn và cảnh báo hạn hán ở lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn.
Tuy nhiên, đây mới là các kết quả ban đầu chưa đưa vào nghiệp vụ dự báo nguồn nước

mùa cạn.
Hiện nay, ngành khí tượng thủy văn đang vận hành các hệ thống mô hình khu
vực phân giải cao như mô hình HRM của Đức, WRF của Mỹ,… cùng với các hệ thống
dự báo tổ hợp hạn ngắn và hạn vừa. Hàng ngày, các hệ thống dự báo thời tiết số trị nói
trên cung cấp từ 2 đến 4 bản tin dự báo định lượng các yếu tố thời tiết tổ hợp với thời
gian dự báo là 5-10 ngày. Tuy nhiên kết quả chưa đáp ứng được bài toán dự báo dòng
chảy trên lưu vực nghiên cứu.
Mô hình dự báo thời tiết WRF trong thời gian gần đây đã được cộng đồng các
nhà nghiên cứu, ứng dụng tập trung vào nâng cấp để hoàn thiện các cơ chế động lực
của mô hình, hoàn thiện các sơ đồ tham số hóa nhằm nâng cao chất lượng dự báo thời
tiết hạn ngắn. Đến nay đã có phiên bản V3.6 ra đời 18/9/2014 với hệ thống mã nguồn
mở và cung cấp miễn phí trên internet; bên cạnh đó hệ thống mô hình toàn cầu cũng đã
đầu tư đồng bộ, đến nay đã cung cấp kết quả dự báo trường toàn cầu cho các mô hình


11
khu vực đến hạn dự báo 384 giờ với độ phân giải của lưới là 0.25 độ.
Hiện nay, do tác động của hoạt động kinh tế xã hội, các công trình điều tiết
nước nên kết quả dự báo từ các phương án xây dựng trước đây không còn phù hợp, kết
quả không sát với thực tế và nhu cầu của các đối tượng sử dụng sản phẩm. Đồng thời
hiện nay với sự phát triển nhanh chóng của khoa học dự báo và hỗ trợ của máy tính,
sản phẩm dự báo chi tiết hơn (dự báo quá trình thay cho đặc trưng thời đoạn), thời gian
dự kiến được kéo dài hơn; độ chính xác cao hơn và tần suất bản tin nhiều hơn, đáp ứng
được phần nào nhu cầu của xã hội.
Từ yêu cầu thực tế về thông tin dòng chảy mùa cạn phục vụ điều tiết hồ chứa
cung cấp nước cho nhu cầu dân sinh – kinh tế xã hội và phòng chống thiên tai hệ thống
sông Vu Gia – Thu Bồn, cùng với khả năng ứng dụng của các mô hình tính toán dự
báo, thông tin, số liệu, kết quả dự báo của các mô hình thời tiết, kế thừa các kết quả
nghiên cứu đã có đề tài này sẽ giải quyết các vấn đề sau:
1- Ứng dụng sản phẩm mô hình dự báo thời tiết WRF trong mùa khô (thời gian

dự kiến 10 ngày) làm đầu vào cho mô hình dự báo dòng chảy mùa cạn trên khu vực
nghiên cứu.
2- Nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy văn vào dự báo dòng chảy- nguồn nước
mùa cạn (thời gian dự kiến 10 ngày) cho các nút hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2, Đắk
Mi 4 và các vị trí Trạm TV Nông Sơn, Thành Mỹ trên hệ thống sông Vu Gia – Thu
Bồn trên cơ sở dự báo thời tiết bằng mô hình số trị.
Công nghệ được tích hợp các nghiên cứu ứng dụng các mô hình thủy văn, phân
tích số liệu, tối ưu hóa. Sản phẩm đầu ra của công nghệ dự báo quá trình dòng chảy
trên thượng nguồn hệ thống Vu Gia – Thu Bồn trong 10 ngày. Tin học hóa quy trình
dự báo dòng chảy mùa cạn, đưa vào thực hiện trong dự báo thủy văn trên hệ thống
sông Vu Gia - Thu Bồn. Hệ thống dự báo nguồn nước - dòng chảy mùa cạn (tại nút hồ
chứa thủy điện Sông Tranh 2, Đắk Mi 4 và vị trí trạm TV Nông Sơn, Thành Mỹ trên
hệ thống sông Thu Bồn - Vu Gia) có các chức năng tính toán xác định quá trình dòng
chảy với thời đoạn 10 ngày trên cơ sở sản phẩm của mô hình dự báo mưa số trị.


12

Chương 2. ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ DÒNG CHẢY
MÙA CẠN TRÊN SÔNG VU GIA – THU BỒN
2.1. Điều kiện tự nhiên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn
2.1.1. Vi ̣trí điạ lý
Sông Vu Gia - Thu Bồ n là hê ̣ thố ng sông lớn ở vùng Duyên hải Trung Trung
Bô ̣. Toàn bô ̣ lưu vực nằ m ở sườn Đông của dãy Trường Sơn có diê ̣n tích lưu vực:
10.350 km2, trong đó diê ̣n tích nằ m ở tin
̉ h Kon Tum là: 301,7 km2, còn la ̣i chủ yế u
thuô ̣c điạ phâ ̣n tỉnh Quảng Nam và thành phố Đà Nẵng.

Hình 2.1: Bản đồ khu vực nghiên cứu
(Nguồ n: Đặc điể m KTTV Quảng Nam 2013)

Lưu vực có vi ̣ trí toa ̣ đô ̣: 16o03’ - 14o55’ vi ̃ đô ̣ Bắ c; 107o15’ - 108o24’ kinh đô ̣
Đông. Có ranh giới lưu vực: Phiá Bắ c giáp lưu vực sông Cu Đê, phiá Nam giáp lưu
vực sông Trà Bồ ng và Sê San, phiá Tây giáp Lào và phiá Đông giáp biể n Đông và lưu
vực sông Tam Kỳ.
Lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồ n bao gồ m đấ t đai của 17 huyê ̣n, thành phố của
3 tin̉ h Kon Tum, Quảng Nam và Thành phố Đà Nẵng, đó là Bắc Trà My, Nam Trà My,
Tiên Phước, Phước Sơn, Hiê ̣p Đức, Đông Giang, Tây Giang, Nam Giang, Quế Sơn,
Duy Xuyên, Đa ̣i Lô ̣c, Điê ̣n Bàn, Thành phố Hội An, Hoà Vang - thành phố Đà Nẵng
và mô ̣t phầ n của huyê ̣n Thăng Bin
̀ h, Đăk Glei (Kon Tum).


13
2.1.2. Điều kiện địa hình
Nhìn chung điạ hình của lưu vực biế n đổ i khá phức ta ̣p và bi ̣chia cắ t ma ̣nh. Điạ
hin
̀ h có xu hướng nghiêng dầ n từ Tây sang Đông đã ta ̣o cho lưu vực có 4 da ̣ng điạ
hình chính sau:
Vùng núi chiế m phầ n lớn diê ̣n tić h của lưu vực, dãy núi Trường Sơn có đô ̣ cao
phổ biế n từ 500 ÷ 2.000 m. Đường phân thuỷ của lưu vực là những đin̉ h núi có đô ̣ cao
từ 1.000 m ÷ 2.000 m, đươ ̣c kéo dài từ đèo Hải Vân ở phía Bắ c có cao đô ̣ 1.700 m
sang phiá Tây rồ i Tây Nam và phiá Nam lưu vực hiǹ h thành mô ̣t cánh cung bao lấ y
lưu vực. Điề u kiê ̣n điạ hiǹ h này rấ t thuâ ̣n lơ ̣i đón gió mùa Đông Bắ c và các hin
̀ h thái
thời tiế t từ biể n Đông đưa la ̣i hiǹ h thành các vùng mưa lớn gây lũ cho miề n núi và
ngâ ̣p lu ̣t cho vùng ha ̣ du.
2.1.3. Đă ̣c điểm sông ngòi
Lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn là một trong 9 lưu vực sông lớn của cả nước
và là lưu vực sông lớn nhất khu vực Trung Trung Bộ. Đây là lưu vực cung cấp nguồn
nước chính cho tỉnh Quảng Nam và thành phố Đà Nẵng.

Lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn gồm 2 lưu vực sông chính là Vu Gia và Thu
Bồn, có diện tích lưu vực là 10350 km2, chiếm trên 80 % diện tích tỉnh Quảng Nam.
Hai lưu vực sông Vu Gia và Thu Bồn kết nối - trao đổi nước với nhau qua sông Quảng
Huế, sông Vĩnh Điện và một số sông khác. Dòng chính là sông Thu Bồn và sông Vu
Gia có chiều dài khoảng 205 km.
- Sông Thu Bồn:
Sông Thu Bồn thượng nguồn gọi là sông Tranh hay sông Tĩnh Gia bắt nguồn từ
sườn đông nam của dãy núi Ngọc Linh với độ cao trên 2000 m. Sông chảy theo hướng
bắc nam qua các huyện Trà My, Tiên Phước, Hiệp Đức, Quế Sơn; đến Giao Thuỷ sông
chảy qua vùng đồng bằng các huyện Duy Xuyên, Điện Bàn, Hội An. Chiều dài sông
chính đến cửa Đại (Hội An) là 198 km, diện tích lưu vực tính đến Giao Thủy (cách
Hội An 30 km) là 3825 km2. Thượng lưu sông Thu Bồn có các nhánh lớn như: Sông
Khang, Sông Vang, sông Tranh, sông Gềnh Gềnh.
Sau đây là đặc trưng của một số sông nhánh chính ở thượng nguồn:
- Sông ngọn Thu Bồn bắt nguồn từ núi Ngok Gle Long cao 1865 m ở huyện
Phước Sơn. Sông chảy theo hướng tây nam - đông bắc và đổ vào bờ tả sông Thu Bồn.
Sông dài 35 km, diện tích lưu vực 488 km2.
- Sông Khang bắt nguồn từ dãy núi răng cưa cao 1152 m thuộc huyện Trà My,
giáp gianh với huyện Trà Bồng tỉnh Quảng Ngãi, chảy theo hướng đông nam - tây bắc
qua các huyện Trà My, Tiên Phước, Hiệp Đức và đổ vào phía bờ hữu sông Tranh
(sông Thu Bồn) hạ lưu thị trấn Hiệp Đức. Chiều dài sông 57 km, diện tích lưu vực 609
km2. Sông Khang có một số nhánh lớn như sông Tiên với diện tích lưu vực 137 km2,
sông Lung diện tích lưu vực 26 km2.
- Sông Vang bắt nguồn từ vùng núi huyện Trà Bồng tỉnh Quảng Ngãi, chảy


14
theo hướng đông nam - tây bắc qua huyện Trà My rồi đổ vào sông Tranh phía hạ lưu
cách thị trấn Trà My khoảng 10km bên bờ hữu. Sông Vang dài 24 km, diện tích lưu
vực 249 km2.

- Sông Trầu bắt nguồn từ vùng Tiên Cảnh, Cẩm Hà huyện Tiên Phước, chảy
theo hướng đông - tây đổ vào sông Tranh tại thị trấn Tân An, sông dài 21 km, diện tích
lưu vực 93 km2.
- Sông Vu Gia:
Sông Vu Gia là một trong hai sông hợp thành hệ thống sông Thu Bồn và là
sông lớn thứ hai của tỉnh Quảng nam. Lưu vực sông Vu Gia nằm bên trái sông Thu
Bồn thuộc địa phận của các huyện Hiên, Phước Sơn, Nam Giang, Tây Giang, Đại Lộc,
Điện Bàn và hạ lưu là huyện Hoà Vang thuộc thành phố Đà Nẵng. Sông gồm nhiều
nhánh sông hợp thành: Sông Cái, sông Bung, sông Côn. Chiều dài tính từ thượng
nguồn sông Cái đến cửa Đà Nẵng dài 204 km. Tổng diện tích lưu vực tính đến Ái
Nghĩa là 5180 km2 (thượng nguồn sông Vu Gia có một đoạn nguồn nằm trên đất tỉnh
Kon Tum, với chiều dài 38 km, tương ứng với diện tích là 500 km2). Phần hạ lưu, khi
chảy đến Ái Nghĩa có phân lưu là sông Quảng Huế mang nước từ sông Vu Gia đổ vào
sông Thu Bồn. Dòng chính trước khi chảy qua địa phận thành phố Đà Nẵng chia ra hai
phân lưu chính: Sông Yên và sông Chu Bái. Sông Yên chảy về phía An Trạch sau đó
nhập lưu với sông Túy Loan chảy vào sông Hàn đổ ra biển ở cửa Đà Nẵng.
Sau đây là đặc trưng sông chính ở thượng nguồn:
Sông Cái là dòng chính của sông Vu Gia, bắt nguồn từ vùng núi cao trên 2000m
ở vùng biên giới Tây Nam của tỉnh, sông chảy theo hướng từ nam đến bắc rồi chuyển
sang hướng từ tây nam đến đông bắc, đến thôn Đầu Gò, xã Đại Sơn, huyện Đại Lộc thì
gặp nhánh sông Bung đổ vào ở bờ trái. Sông Cái dài 130 km, tổng diện tích lưu vực là
1850 km2.
2.2. Điều kiện kinh tế xã hội lưu vực sông
Theo niên giám thống kê tỉnh Quảng Nam xuất bản năm 2015: Toàn tỉnh có
diện tích đất tự nhiên là 10406.83 km2. Dân số năm 2015 là 1.435.629 người, được
phân bố rất không đều trên 14 huyện, thị. Mật độ dân số bình quân toàn tỉnh là 132
người/km2, tập trung nhiều nhất là hai thị xã và các huyện đồng bằng ven biển.
Trong lúc đó các huyện miền núi có mật độ dân số thấp như: Nam Giang 10
người/km2, Phước Sơn 16 người/km2, Hiên 19 người/km2. Tại các huyện miền núi
đồng bào dân tộc thiểu số chiếm đa số, bao gồm: Ka - tu, Ca - dong, Bơ - nông, Xê đăng, Kon - ve, Ta - riên, Mơ – nông.

Kinh tế Quảng Nam bao gồm các ngành công nghiệp, lâm nghiệp, ngư nghiệp,
thương mại và du lịch, trong đó cơ cấu GDP theo nhóm ngành như sau: Nông lâm,
thủy sản chiếm 43.34 % GDP, dịch vụ chiếm 33.15 %, công nghiệp, xây dựng chiếm
22.51 %.
Diện tích cây trồng hàng năm từ 1995 đến 1999: từ 134 đến 143 nghìn ha, sản


15
lượng quy ra thóc 376.6x103 tấn.
2.3. Đặc điểm chế độ mưa mùa cạn
2.3.1. Tổng lượng mưa mùa cạn
Tỉnh Quảng Nam nằm trong vành đai nhiệt đới Bắc bán cầu, thừa hưởng một
chế độ bức xạ năng lượng mặt trời rất phong phú của vùng nhiệt đới, đồng thời còn
chịu sự chi phối chủ yếu của các hoàn lưu gió mùa, tín phong và chịu ảnh hưởng trực
tiếp của các nhiễu động nhiệt đới như: bão, áp thấp nhiệt đới, dải hội tụ nhiệt đới,...
Thời tiết khí hậu nằm trong vùng khí hậu của khu vực duyên hải Miền Trung, là nơi
chuyển tiếp đan xen giữa khí hậu miền Bắc và khí hậu miền Nam, được chia làm hai
mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô. Mùa mưa từ tháng 10 đến tháng 12, mùa khô từ
tháng 1 đến tháng 9.
Lượng mưa trung bình hàng năm ở các ở thượng nguồn lưu vực sông Vu Gia –
Thu Bồn thuộc vào loại lớn so với các nơi khác trong khu vực cũng như toàn quốc.
Tổng lượng mưa trung bình năm vùng trung du Nông Sơn, Phước Sơn lượng mưa phổ
biến 2500 - 3000 mm; vùng núi cao như Trà My, Tiên Phước có lượng mưa phổ biến
3000 - 4000mm.
Mưa phân bố rất không đồng đều theo thời gian, mùa khô bắt đầu từ tháng 1
đến tháng 9, mùa mưa bắt đầu từ tháng 10 đến tháng 12. Mùa mưa lượng mưa chiếm
65 - 85 % lượng mưa cả năm, mùa khô lượng mưa chỉ chiếm 20 - 35 % lượng mưa cả
năm. Thời kỳ mưa ít nhất thường tập trung trong 3 tháng, từ tháng 2 đến tháng 4,
lượng mưa trong 3 tháng này chỉ chiếm 3 - 5 % lượng mưa cả năm.
Bảng 2. 1: Mưa trung bình tháng, năm thời đoạn 1980-2012

Đơn vị: mm
Tháng
Mùa
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Trạm
cạn
Hiên
26.8 20.8 36.3 98.7 204.1 167.1 156.7 192.4 349.94 1252.8
Khâm Đức
Thành Mỹ
Hội Khách
Ái Nghĩa
Trà My
Tiên Phước
Hiệp Đức
Nông Sơn
Giao Thủy
Câu Lâu
Hội An

88.5 42.8 55.7 87.0 162.4 117.2 95.0 157.3 381.8 1187.7
37.2 19.4 33.3 89.5 232.6 185.9 152.3 202.2 298.9 1251.3

56.6 24.3 25.6 90.8 211.6 174.0 146.2 176.3 304.5 1209.9
66.6 28.4 31.6 57.6 156.6 124.3 101.8 172.3 312.8 1052.0
141.8 68.0 64.5 102.0 278.9 202.7 168.9 215.1 415.4 1657.3
109.2 43.2 48.9 80.4 183.3 128.6 103.3 154.8 382.3 1234.0
97.3 52.7 49.4 92.2 228.8 141.6 146.6 214.7 412.9 1436.2
72.0 36.2 38.2 95.0 231.3 193.7 168.1 210.5 359.8 1404.8
72.7 32.2 31.5 54.8 137.1 134.0 108.4 168.2 313.2 1052.1
68.0 24.9 24.4 38.7 79.7 91.2 81.8 145.7 292.1 846.5
76.1 34.2 24.5 42.3 81.9 78.7 68.0 136.4 318.7 860.8
(Nguồ n: Đặc điể m KTTV Quảng Nam 2013)