SỬ DỤNG DỮ LIỆU MƯA VỆ TINH DỰ BÁO DỊNG CHẢY LŨ CHO TRẠM AN CHỈ TRÊN SƠNG VỆ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------------

ĐINH VĂN ĐIẾT

SỬ DỤNG DỮ LIỆU MƯA VỆ TINH DỰ BÁO DÒNG
CHẢY LŨ CHO TRẠM AN CHỈ TRÊN SÔNG VỆ

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY

Đà Nẵng – 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------------

ĐINH VĂN ĐIẾT

SỬ DỤNG DỮ LIỆU MƯA VỆ TINH DỰ BÁO DÒNG
CHẢY LŨ CHO TRẠM AN CHỈ TRÊN SÔNG VỆ

Chuyên ngành

: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy

Mã số

: 60.58.02.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN CHÍ CƠNG

Đà Nẵng – 2019



TÓM TẮT LUẬN VĂN
SỬ DỤNG DỮ LIỆU MƯA VỆ TINH DỰ BÁO DỊNG CHẢY LŨ CHO
TRẠM AN CHỈ TRÊN SƠNG VỆ
Học viên: Đinh Văn Điết. Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình thủy
Mã số: 60580202; Khóa: K35.CTT.QNg; Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt –Nghiên cứu này sử dụng một sản phẩm mưa vệ tinh GSMap_NRT
trong mơ hình IFAS để dự báo lũ cho lưu vực sông Vệ tại trạm An Chỉ. Mưa vệ tinh
GSMap_NRT có khả năng dự báo lượng mưa gần với thời gian thực nên rất phù hợp
cho các bài toán dự báo và cảnh báo sớm lũ lụt. Hai trận lũ năm 2016 và năm 2017
được lựa chọn để hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình thủy văn và mưa vệ tinh. Các kết
quả mơ phỏng dịng chảy lũ từ mưa vệ tinh GSMap_NRT tại trạm An Chỉ trên sông
Vệ cho thấy khả năng áp dụng loại dữ liệu này trong dự báo lũ cho lưu vực nghiên
cứu.
Từ khóa:IFAS, GSMaP_NRT; mưa vệ tinh, lưu vực sông Vệ.

APPLICATION OF SATELLITE RAIN DATA TO FORECAST
FLOODING FOR VE RIVER BASIN AT AN CHI GAUGE
Abstract- This study uses a satellite rain product (GSMap_NRT) in the IFAS
model to forecast flooding for Ve river basin at An Chi gauge. A satellites rain data
(GSMap_NRT) has the ability to forecast precipitation close to real time so it is very

suitable for flood prediction and warning problems. Two floods in 2016 and 2017 were
selected to calibrate and test hydrological models and satellite rain. The simulation
results of flood flow from GSMap_NRT satellite rain at An Chi gauge in Ve river
basin show that the possibility of applying this type of data in flood forecasting for the
study basin in the next time.
Keywords: IFAS; GSMap_NRT; Satellite rainfall; Ve river basin.


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
TÓM TẮT
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Sự cần thiết phải nghiên cứu...............................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu .......................................................................................... 4
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................4
4. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................4
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài ...............................................4
6. Cấu trúc luận văn ................................................................................................ 4
Chương 1. TỔNG QUAN .............................................................................................. 5
1.1. Giới thiệu vùng nghiên cứu ...................................................................................... 5
1.1.1.Vị trí địa lý .....................................................................................................5
1.1.2. Đặc điểm khí tượng thủy văn lưu vực nghiên cứu .......................................6
1.1.3. Đặc điểm địa hình địa mạo lưu vực nghiên cứu .........................................13
1.1.4. Đặc điểm kinh tế - xã hội ............................................................................14
1.2. Tổng quan và lựa chọn mơ hình thủy văn lưu vực .................................................15
1.2.1. Tổng quan mơ hình thủy văn lưu vực ......................................................... 15

1.2.2. Giới thiệu các mơ hình thủy văn tiêu biểu ..................................................15
1.2.3. Lựa chọn mơ hình thủy văn áp dụng .......................................................... 19
1.3. Giới thiệu mạng lưới trạm đo mặt đất lưu vực nghiên cứu ....................................23
1.4 . Tổng quan về cơ sở dữ liệu mưa vệ tinh ............................................................... 24
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MƠ HÌNH IFAS ..................................................31
2.1. Giới thiệu mơ hình thủy văn IFAS .........................................................................31
2.1.1. Giới thiệu chung ......................................................................................... 31
2.1.2. Cơ sở lý thuyết của mơ hình .......................................................................32
2.2. Cơ sở dữ liệu của mơ hình IFAS ............................................................................40
Chương 3. ỨNG DỤNG DỮ LIỆU MƯA VỆ TINH VÀ MƠ HÌNH IFAS DỰ
BÁO DỊNG CHẢY LŨ CHO TRẠM AN CHỈ TRÊN SÔNG VỆ ........................ 46
3.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu mơ hình IFAS...................................................................46
3.1.1. Cơ sở dữ liệu mưa mặt đất ..........................................................................46
3.1.2. Dữ liệu mưa từ mưa vệ tinh ........................................................................47


3.1.3. Dữ liệu địa hình của lưu vực (DEM) .......................................................... 48
3.1.4. Dữ liệu sử dụng đất của lưu vực .................................................................49
3.1.5. Dữ liệu mạng lưới sơng ngịi của lưu vực ..................................................50
3.2. Kết quả hiệu chỉnh mơ hình IFAS ..........................................................................51
3.2.1. Hiệu chỉnh mơ hình thủy văn lưu vực ........................................................ 51
3.2.2. Hiệu chỉnh mưa vệ tinh GSMap_NRT ....................................................... 55
3.3. Kết quả kiểm định mơ hình IFAS...........................................................................56
3.3.1. Kiểm định mơ hình thủy văn ......................................................................56
3.3.2.Kiểm định mưa vệ tinh GSMaP_NRT......................................................... 57
3.4. Quy trình dự báo lũ từ dữ liệu mưa vệ tinh GSMap_NRT ....................................58
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 59
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao)
PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
GIS
GSMaP_NRT

HEC-HMS
IFAS
ICHARM

JAXA

JSTA

NASA

NAM

Thuật ngữ

Ý nghĩa

Geographic Information Systems Hệ thống thông tin địa lý
Global

Satellite

Mapping

of Bản đồ vệ tinh tồn cầu của lượng

Precipitation

mưa

Hydrologic Engineering Center- Mơ hình mưa rào dịng chảy dạng
Hydrologic Model System

tất định, có thơng số phân bố

Integrated Flood Analysis System Hệ thống phân tích lũ tổng hợp
International Center for Water

Trung tâm Quốc tế về nước và

Hazards and Risk Management

Quản lý rủi ro Nhật Bản

Japan Aerospace Exploration

Cơ quan nghiên cứu và phát triển

Agency

Hàng không vũ trụ Nhật Bản

Japan Science and Technology

Cơ quan Khoa học và Công nghệ

Agency

Nhật Bản

National Aeronautics and Space
Administration
Nedbor Afstromnings Model

Cơ quan Không gian Hoa Kỳ
Mơ hình giáng thuỷ - dịng chảy
mặt


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu

Tên bảng

Trang

Bảng 1.1.

Lượng mưa trung bình tháng và tỷ lệ so với lượng mưa năm
của một số trạm thuộc lưu vực nghiên cứu

7

Bảng 1.2.

Tần suất dòng chảy năm theo năm thuỷ văn

8

Bảng 1.3.

Biến động dòng chảy năm trong vùng và phụ cận

9

Bảng 1.4.

Lưu lượng lớn nhất và nhỏ nhất ở trạm thủy văn trên sông Vệ

11

Bảng 1.5.

Khả năng xuất hiện lũ lớn nhất trong năm tại vị trí trạm đo trên
sơng Vệ

11

Bảng 1.6.

Đặc trưng một số trận lũ

11

Bảng 1.7.

Lũ lớn nhất trên lưu vực sông Vệ từ năm 1977 – 2001

12

Bảng 1.8.

Tổng lượng lũ lớn nhất thời đoạn tại các trạm thủy văn trên
sông Vệ

12

Bảng 1.9.

Diện tích và đơn vị hành chính vùng nghiên cứu

14

Bảng 1.10. Tiêu chuẩn lựa chọn mơ hình do WMO đề xuất (Wittwer,
2013)

20

Bảng 1.11. Tiêu chuẩn lựa chọn mơ hình do WMO đưa ra (Wittwer, 2013)

21

Bảng 1.12. Thông số cơ bản của vệ tinh MTSAT

26

Bảng 1.13. Thông số kỹ thuật của đầu thu TMI (TRMM)

27

Bảng 1.14. Dữ liệu lượng mưa từ ảnh vệ tinh sử dụng trong IFAS

29

Bảng 2.1.

Bộ thông số của lớp bề mặt

34

Bảng 2.2.

Bộ thông số lớp nước ngầm

35

Bảng 2.3.

Bộ thơng số của lịng sơng

36

Bảng 2.4.

Thơng tin về dữ liệu mưa vệ tinh

36

Bảng 2.5.

Thời gian đo đạc của các loại mưa vệ tinh

37

Bảng 2.6.

Bảng đánh giá mức độ chính xác của mơ hình

40

Bảng 3.1.

Tọa độ về dữ liệu DEM

48

Bảng 3.2.

Bảng bộ thông số lớp bề mặt của lưu vực nghiên cứu

52

Bảng 3.3.

Giá trị thông số lớp nước ngầm của lưu vực nghiên cứu

53

Bảng 3.4.

Giá trị thơng số lớp lịng sơng của lưu vực nghiên cứu

54

Bảng 3.5.

Tham số hiệu chỉnh mưa vệ tinh GSMap_NRT cho lưu vực
nghiên cứu

55


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Số hiệu

Tên hình

Trang

Hình 1:

Vị trí lưu vực sơng Vệ

2

Hình 2:

Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn phục vụ nghiên cứu

3

Hình 1.1.

Bản đồ vị trí lưu vực nghiên cứu (nguồn:Gis Quảng Ngãi)

6

Hình 1.2.

Bản đồ mạng lưới sơng lưu vực nghiên cứu

10

Hình 1.3.

Phân loại mơ hình thủy văn-Tập trung-Bán phân bố-Phân bố

15

Hình 1.4.

Sơ đồ giải thích mơ hình thủy văn trong IFAS

18

Hình 1.5.

Mạng lưới trạm đo mưa mặt đất khu vực nghiên cứu

24

Hình 1.6.

Nguyên lý theo dõi mưa của vệ tinh

25

Hình 1.7.

Quy trình của hệ thống GSMaP NRT

28

Hình 2.1.

Quá trình thực hiện của IFAS (Nguồn: manual of IFAS ver 2.0)

32

Hình 2.2.

Sơ đồ giải thích mơ hình thủy văn trong IFAS

33

Hình 2.3.

Sơ đồ tính tốn mơ hình thủy văn trong IFAS

33

Hình 2.4.

Các thơng số của lớp bề mặt

34

Hình 2.5.

Các thơng số của lớp nước ngầm

35

Hình 2.6.

Các thơng số của mặt cắt ngang lịng sơng

35

Hình 2.7.

Q trình tạo ra sản phẩm mưa vệ tinh GSMaP_NRT

37

Hình 2.8.

Đặc tính di chuyển diện mưa sau 3 giờ: cột bên trái là diện mưa
không thay đổi; cột bên phải khi diện mưa thay đổi

39

Hình 2.9.

Dữ liệu lưới của mưa vệ tinh

39

Hình 2.10.

Diễn giải khai báo tọa độ vùng khống chế lưu vực

40

Hình 2.11.

Diễn giải cơ sở dữ liệu DEM trong mơ hình IFAS

41

Hình 2.12.

Diễn giải cơ sở dữ liệu sử dụng đất trong mô hình IFAS

41

Hình 2.13.

Diễn giải cơ sở dữ liệu thổ nhưỡng trong mơ hình IFAS

42

Hình 2.14.

Diễn giải phổ màu quy định của bản đồ thổ nhưỡng trong mơ
hình IFAS (Nguồn: manual of IFAS ver 2.0)

42

Hình 2.15.

Diễn giải các loại cơ sở dữ liệu mưa trong mơ hình IFAS

43

Hình 2.16.

Các bước nội suy phân bố mưa khơng gian theo đa giác Thiessen

43

Hình 2.17.

Phân bố mưa khơng gian theo đa giác Thiessen

44

Hình 2.18.

Sơ đồ khởi tạo lưu vực sơng trong mơ hình IFAS

44

Hình 2.19.

Sơ đồ tính các lớp thơng số trong mơ hình IFAS: lớp bề mặt; lớp
sát mặt; lớp ngầm và lớp lịng sơng

45

Hình 3.1.

Bản đồ vị trí các trạm đo mưa mặt đất của vùng nghiên cứu

47


Hình 3.2.

Bản đồ DEM cho lưu vực sơng Vệ (100mx100 m)

48

Hình 3.3.

Bản đồ sử dụng đất của lưu vực nghiên cứu (100mx100m)

49

Hình 3.4.

Phổ màu quy định cho từng loại đất của lưu vực nghiên cứu

49

Hình 3.5.

Biên và mạng lưới sơng ngịi lưu vực nghiên cứu (100m x100m)

50

Hình 3.6.

Bản đồ phân chia tiểu lưu vực sơng (ơ lưới kích thước 100m

50

x100m)
Hình 3.7.

Kết quả hiệu chỉnh đường q trình lũ mơ phỏng của mơ hình
thủy văn từ mưa mặt đất (đường màu xanh);lưu lượng thực đo

51

(đường màu đỏ) và lượng mưa phân bố tại An Chỉ (biểu đồ cột
màu xanh tại ô lưới G836), trận lũ từ ngày 30/11/2016 đến ngày
04/12/2016
Hình 3.8.

Bản đồ bộ thông số lớp bề mặt của lưu vực nghiên cứu

52

Hình 3.9.

Bản đồ bộ thơng số lớp nước ngầm của lưu vực nghiên cứu

53

Hình 3.10.

Bản đồ bộ thơng số lớp lịng sơng của lưu vực nghiên cứu

54

Hình 3.11.

Kết quả hiệu chỉnh đường q trình lũ mơ phỏng từ mưa
GSMaP_NRT(đường màu xanh),lưu lượng lũ thực đo (đường
màu đỏ) và lượng mưa GSMap_NRT phân bố tại An Chỉ (biểu đồ
cột màu xanh, ơ lưới G836),trận lũ từ ngày 30/11/2016 đến ngày
04/12/2016.

56

Hình 3.12.

Kết quả kiểm định đường q trình lũ mơ phỏng từ mưa mặt đất
(đường liền nét màu xanh); đường lưu lượng lũ thực đo (đường

57

liền nét màu đỏ) và lượng mưa phân bố tại An Chỉ (biểu đồ cột
màu xanh, ô lưới G836), trận lũ ngày 04/11 – 09/11/2017.
Hình 3.13.

Kết quả hiệu chỉnh đường q trình lũ mơ phỏng từ mưa
GSMaP_NRT(đường màu xanh), lưu lượng lũ thực đo (đường
màu đỏ) và lượng mưa GSMap_NRT phân bố tại An Chỉ (biểu đồ
cột màu xanh, ô lưới G836), trận lũ từ ngày 04/11/2017 đến ngày
09/11/2017.

58

Hình 3.14.

Quy trình dự báo lũ khi sử dụng dữ liệu mưa vệ tinh
GSMap_NRT

58


1

MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết phải nghiên cứu
Quảng Ngãi là một tỉnh ven biển miền Trung, có diện tích tự nhiên 5.152,49 km2,
gồm 14 huyện thị và thành phố với dân số khoảng 1.247.644 người. Là một tỉnh nghèo
lại chịu nhiều tác động của thiên tai như lũ lụt, bão tố, hạn hán…. Lưu vực sông Vệ
bao gồm địa bàn lãnh thổ của 5 huyện (Ba Tơ, Nghĩa Hành, Minh Long, Tư Nghĩa,
Mộ Đức) thuộc tỉnh Quảng Ngãi. Diện tích lưu vực tính đến cửa ra là 1.263 km2,
chiếm 24,51% diện tích tự nhiên của tỉnh, đây là một trong những lưu vực sông lớn và
quan trọng của tỉnh.
Cũng như các dịng sơng của nhiều tỉnh miền Trung Việt Nam, đặc điểm dịng
chảy lũ có biên độ thay đổi nhiều, cường xuất nước lũ lớn, thời gian lũ lên ngắn, dạng
lũ nhọn, nguyên nhân là do lượng mưa trận và cường độ mưa lớn, tập trung nhiều đợt,
tâm mưa nằm ở thượng và trung của lưu vực, độ dốc lòng sông lớn, nước tập trung
nhanh. Tổng lượng nước mùa lũ chiếm từ 70÷75% tổng lượng nước cả năm. Do những
đặc điểm khí tượng thủy văn như vậy cùng với những tác động để duy trì và phát triển
cuộc sống của con người trên lưu vực làm cho tình trạng ngập lụt vùng đồng bằng hạ
du; xói lở và bồi lấp bờ, lịng sơng, cửa sơng diễn ra rất phức tạp, gây ảnh hưởng lớn
đến sự phát triển dân sinh, kinh tế xã hội của tỉnh.
Do đặc điểm địa hình trong vùng và diễn biến thời tiết phức tạp, trong những
năm gần đây lũ lụt đã liên tiếp xảy ra làm ngập lụt đồng bằng hạ lưu sông Trà Khúc,
sông Vệ, sông Trà Bồng gây thiệt hại lớn cho mùa màng, ách tắc giao thơng, làm hư
hỏng các cơng trình thuỷ lợi đặc biệt là tính mạng của người dân, nhà cửa, trạm xá bị
cuốn trơi.
Một só trận lũ lịch sử xảy ra trên địa bàn vùng nghiên cứu:
- Trận lũ năm 1964 có Q = 14.500 m3/s, gây thiệt hại 80% mùa màng toàn vùng
đồng bằng Quảng Ngãi;
- Lũ năm 1998 do ảnh hưởng của cơn bão số 4, 5 và 6 liên tiếp xảy ra từ 1326/11/1998, mực nước cao nhất lên tới 7,72m, vượt báo động III là 2,02m, ước tính
gây thiệt hại tới 158 tỷ đồng;
- Lũ năm 1999 do mưa lớn và ảnh hưởng của bão cùng gió mùa Đơng Bắc nên

mực nước tại cầu Trà Khúc đã lên tới Hmax = 8,36m, vượt báo động III 2,66m tổng
thiệt hại toàn bộ thời gian lũ lên tới 490 tỷ đồng.
Lũ năm 2013 tại tỉnh Quảng Ngãi, lượng mưa trong 3 ngày từ 15-17/XI, lượng
mưa phổ biến 500÷600mm, có những nơi đặc biệt lớn như Minh Long 959 mm, Ba Tơ
953 mm. Sông Trà Khúc tại cầu Trà Khúc là 8,76m, trên BĐ 3 là 2,26m, cao hơn đỉnh


2

lũ năm 1999 là 40 cm. Sông Vệ tại cầu Sông Vệ là 6,03m, trên BĐ 3 là 1,53m, cao hơn
đỉnh lũ năm 1999 là 4 cm.
Vùng nghiên cứu có vị trí địa lý:Từ 14032’ đến 15005’ Vĩ độ Bắc,Từ 108036’ đến
108053’ Kinh độ Đơng. Ranh giới lưu vực: Phía Bắc giáp lưu vực sơng Trà Khúc, Phía
Nam giáp lưu vực sơng Trà Câu, Phía Tây giáp lưu vực sơng Trà Khúc, Phía Đơng
giáp Biển Đơng (Hình 1).
Lượng mưa trong lưu vực có xu hướng giảm dần từ Bắc vào Nam và từ Tây sang
Đông, mưa lớn nhất ở các vùng núi cao như Ba Tơ: 3.635 mm/năm, Giá Vực 3.368
mm/năm, vùng đồng bằng và ven biển thấp hơn, tại Sông Vệ là 1.654 mm/năm, tại Mộ
Đức là 2.076 mm/năm. Mùa mưa thường kéo dài từ tháng 9 đến tháng 12 với lượng
mưa chiếm 70 ÷ 75% tổng lượng mưa cả năm, mưa đặc biệt lớn thường xảy ra vào hai
tháng 10 và 11, lượng mưa trong hai tháng này chiếm tới 40 ÷ 50% tổng lượng mưa
năm. Bão, gió mùa Đông Bắc cùng với mưa lớn trong các tháng 10 và 11 luôn gây ra
lũ lụt, úng ngập, sạt lở bờ sông ở đồng bằng, lũ ống, lũ bùn đá, sạt trượt ở miền núi.
Lượng mưa lớn quan trắc được ở một số trạm như: Trạm Giá Vực 5.095mm, trạm Sơn
Giang 5.157mm, trạm Ba Tơ 6.520mm, trạm Quảng Ngãi 3.947mm. Bản đồ mạng lưới
trạm đo mưa phục vụ nghiên cứu thể hiện trong hình 2.

Hình 1: Vị trí lưu vực sông Vệ

3

Hình 2: Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn phục vụ nghiên cứu
Lưu vực sơng Vệ có lượng mưa lớn, đặc biệt phân bố tập trung vào mùa mưa
nên thường gây ra những trận lũ lớn ảnh hưởng đến phát triển kinh tế xã hội trong
vùng, điển hình như các trận lũ năm 1996, 1998, 1999. Hiện trên lưu vực sơng Vệ có 2
trạm quan trắc thủy văn: (i) trạm An Chỉ (khống chế 67% diện tích lưu vực) đo lưu
lượng và (ii) trạm Sơng Vệ nằm phía hạ lưu đo mực nước. Các trạm đo mưa gồm có:
trạm Gía Vực; Ba Tơ; Minh Long và An Chỉ. Bên cạnh đó, lưu vực sơng vệ chưa có
cơng trình điều tiết và kiểm soát lũ.
Để dự báo và cảnh báo sớm diễn biến lũ lụt cho lưu vực sông Vệ cần thiết có
các nghiên cứu mơ phỏng dịng chảy lũ. Hiện nay, phân lớn các nghiên cứu trong nước
đa phần sử dụng dữ liệu mưa mặt đất (trạm đo) để mô phỏng các trận lũ đã diễn ra và
từ đó xác định được bộ thơng số mơ hình thủy văn phục vụ cho công tác dự báo lũ của
lưu vực sông Vệ [1,4]. Ưu điểm của cở sở dữ liệu mưa trạm đo là khá chính xác. Tuy
nhiên, một hạn chế lớn nhất của loại cơ sở dữ liệu này là độ trể về thời gian và phân bố
không gian không đồng đều. Đây là một thách thức lớn cho bài tốn dự báo lũ bằng
mơ hình. Để khắc phục hạn chế này, hiện nay các nước tiên tiến thường kết hợp sử
dụng trên các cơ sở dữ liệu mưa dự báo từ rada hoặc vệ tinh viễn thám. Loại cơ sở dữ
liệu này cho phép dự báo trước 6 giờ hoặc 24 giờ tùy thuộc vào công nghệ của thiết bị.


4

Nghiên cứu này bước đầu áp dụng kết hợp dữ liệu mưa vệ tinh GSMap-NRT và
mưa mặt đất vào mô hình thủy văn phân bố để mơ phỏng q trình hình thành dịng
chảy lũ trên lưu vực sơng Vệ tại An Chỉ, làm cơ sở cho việc dự báo lũ cho lưu vực
nghiên cứu trong thời gian đến.
2. Mục đích nghiên cứu
Xây dựng mơ hình mơ phỏng lũ dựa trên mơ hình thủy văn phân bố kết hợp với

mưa vệ tinh GSMap-NRT gần với thời gian thực cho lưu vực sơng Vệ tại An Chỉ. Mơ
hình này làm cơ sở dự báo lũ trong thời gian đến cho lưu vực sông Vệ.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng: các đặc trưng liên quan đến dòng chảy lũ trên lưu vực sông Vệ.
- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu chỉ dừng lại ở mức mô phỏng để xác định các
thơng số mơ hình thủy văn khi sử dụng cơ sở dữ liệu mưa vệ tinh GSMap-NRT cho
lưu vực sông Vệ từ thượng nguồn đến tại trạm An Chỉ.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thống kê, tổng hợp địa lý: sử dụng để xử lý, phân tích dữ liệu
mưa, thông tin về địa lý.
- Phương pháp hệ thống thông tin địa lý (GIS) và viễn thám: sử dụng để số hóa
dữ liệu đầu vào cho mơ hình.
- Phương pháp mơ hình tốn : Mưa tạo ra dịng chảy trên lưu vực.
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
- Nghiên cứu bước đầu ứng dụng dữ liệu mưa vệ tinh GSMap-NRT trong dự báo
lũ cho lưu vực sông Vệ.
- Kết quả nghiên cứu này làm cơ sở cho việc khai thác dữ liệu mưa vệ tinh để dự
báo lũ cho sông vệ trong thời gian đến.
- Kết quả nghiên cứu này làm cơ sở khoa học để so sánh và kiểm chứng với các
nghiên cứu khác về dự báo lũ cho lưu vực sông Vệ.
6. Cấu trúc luận văn
Luận văn gồm phần Mở đầu, 03 chương và phần kết luận và kiến nghị.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MƠ HÌNH IFAS
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG DỮ LIỆU MƯA VỆ TINH VÀ MÔ HÌNH IFAS DỰ
BÁO DỊNG CHẢY LŨ CHO TRẠM AN CHỈ TRÊN SÔNG VỆ.


5

Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu vùng nghiên cứu
1.1.1.Vị trí địa lý
Sông Vệ bắt nguồn từ vùng núi cao của huyện Ba Tơ ở độ cao từ 1.000m –
1.200m, có toạ độ địa lý là 14032’25” vĩ độ Bắc, 108037’4” kinh độ Đơng, vị trí trạm
An Chỉ có toạ độ 14058’15” vĩ Bắc và 108047’36” kinh Đông. Sông Vệ chảy theo
hướng Tây Nam - Đông Bắc qua các huyện Ba Tơ, Nghĩa Hành, Tư Nghĩa, Mộ Đức
rồi đổ ra biển tại cửa Cổ Lỹ (nằm gọn trong tỉnh Quảng Ngãi). Tính đến trạm An Chỉ,
sơng Vệ có chiều dài 91km trong đó chiều dài chảy trong vùng núi cao 100 - 1000m
với diện tích lưu vực 841 km2. Mật độ lưới sơng 0,79 km/ km2, độ cao bình qn lưu
vực 170 m, độ dốc bình qn lưu vực 19,9% ; phía Bắc và phía Tây giáp với sơng Trà
Khúc, phía Nam giáp tỉnh Bình Định và phía Đơng giáp biển. Sơng có 5 phụ lưu cấp
I, 2 phụ lưu cấp 2. Các phụ lưu không lớn, đáng kể là:
Sông Liên: bắt nguồn từ vùng núi tây nam huyện Ba Tơ, chảy theo hướng tây
nam - đông bắc, hợp nước với sông Tô ở thị trấn Ba Tơ.
Sông Tà Nô hay sông Tơ: chảy từ đồng Bia xã Ba Tơ có độ cao trên 200m, theo
hướng tây - đông, hợp với sông chính cách huyện lỵ Ba Tơ 18km về phía hạ lưu.
Sông Mễ: chảy từ vùng núi Mum, phần tiếp giáp giữa 2 huyện Ba Tơ và Minh
Long heo hướng tây bắc - đông nam, hợp lưu tại khoảng làng Tăng xã Ba Thành dài
khoảng 9km. Dịng chính cơ bản chảy theo hướng tây nam - đông bắc, dọc huyện
Nghĩa Hành đến hết xã Hành Thiện thì sơng thốt khỏi núi, chảy trên vùng đồng bằng.
Tại điểm này có trạm bơm Nam sông Vệ. Đến qua đường sắt, sông chảy giữa hai
huyện Tư Nghĩa và Mộ Đức. Trên sông Vệ xưa kia cũng có rất nhiều guồng xe nước.
Cuối nguồn, sơng Vệ đổ ra cửa Lở và cửa Đại Cổ Lũy.
Sông Vệ có 1 chi lưu đáng kể nhất là sơng Thoa. Sông Thoa bắt đầu từ thôn Mỹ
Hưng xã Hành Thịnh, huyện Nghĩa Hành và thôn Phú An xã Đức Hiệp) huyện Mộ Đức
theo hướng tây bắc - đông nam đến Sa Bình (xã Phổ Minh, huyện Đức Phổ thì nhập với
sông Trà Câu rồi đổ ra biển qua cửa Mỹ Á.
Ngồi ra, cịn có các nhánh sơng khác nhau sông Cây Bứa dài 15km, sông Phú

Thọ dài 16km, hợp lưu với sơng chính gần vùng cửa sơng tạo thành hình nan quạt.
Sơng Phú Thọ thực chất là đoạn sơng Vệ ở cuối nguồn. Nguồn của chúng chủ yếu là
nước mưa của vùng tiếp giáp giữa rừng núi và đồng bằng.


6

Hình 1.1. Bản đồ vị trí lưu vực nghiên cứu (nguồn:Gis Quảng Ngãi)

1.1.2. Đặc điểm khí tượng thủy văn lưu vực nghiên cứu
a. Đặc điểm khí tượng
Nhiệt độ trong vùng nghiên cứu trung bình biến động từ 25oC ÷ 26oC, thường
nhiệt độ vùng núi thấp hơn vùng đồng bằng; độ ẩm trung bình năm khoảng 85%, các
tháng mùa mưa độ ẩm cao hơn các tháng mùa khô; bốc hơi trung bình khoảng
800mm÷900 mm, thường đồng bằng cao hơn miền núi; số giờ nắng khá cao, vùng
đồng bằng khoảng 2.000 ÷ 2.200 giờ/năm, tại trạm Ba Tơ khoảng 1.985 giờ/năm; gió
bão trong lưu vực thay đổi rõ rệt theo mùa, tháng 5 đến tháng 9 là hướng gió Đơng
Nam và Tây Nam, tháng 10 đến tháng 4 là hướng gió Đơng và Đơng Bắc, hai hướng
gió trên là hướng thịnh hành trong hai mùa khô và mùa mưa. Chế độ mưa: Mưa trong
lưu vực có xu hướng giảm dần từ Bắc vào Nam và từ Tây sang Đông, mưa lớn nhất ở
các vùng núi cao như Ba Tơ: 3.635 mm/năm, Giá Vực 3.368 mm/năm, vùng đồng
bằng và ven biển thấp hơn, tại Sông Vệ là 1.654 mm/năm, tại Mộ Đức là 2.076
mm/năm. Mùa mưa thường kéo dài từ tháng 9 đến tháng 12 với lượng mưa chiếm 70 ÷
75% tổng lượng mưa cả năm, mưa đặc biệt lớn thường xảy ra vào hai tháng 10 và 11,
lượng mưa trong hai tháng này chiếm tới 40 ÷ 50% tổng lượng mưa năm. Bão, gió


7

mùa Đông Bắc cùng với mưa lớn trong các tháng 10 và 11 luôn gây ra lũ lụt, úng

ngập, sạt lở bờ sông ở đồng bằng, lũ ống, lũ bùn đá, sạt trượt ở miền núi. Lượng mưa
lớn quan trắc được ở một số trạm như: Trạm Gia Vực 5.095mm, trạm Sơn Giang
5.157mm, trạm Ba Tơ 6.520mm, trạm Quảng Ngãi 3.947mm.
Bảng 1.1: Lượng mưa trung bình tháng và tỷ lệ so với lượng mưa năm của một số
trạm thuộc lưu vực nghiên cứu
Đơn vị: mm
Trạm
An
Chỉ
Tỷ lệ
(%)
Ba
Tơ

VIII

IX

X

XI

XII

Năm

123 33,3 44,9 47,4 97,3 93,4 78,6 135

307

674

633

307

2.573

4,76 1,30 1,74 1,84 3,78 3,63 3,06 5,24

11,9

26,2

24,6

11,9

100

150 57,7 63,3 75,8 197

369

821

936

502

3.635

I

II

III

IV

V

VI

174

VII

119

172

Tỷ lệ
4,13 1,59 1,74 2,08 5,41 4,79 3,27 4,73 10,15 22,59 25,73 13,80
(%)
Giá
Vực

81,5 27,9 44,1 90,6 194

162

112

129

356

855

890

426

Tỷ lệ
2,42 0,83 1,31 2,69 5,75 4,81 3,31 3,84 10,56 25,40 26,43 12,65
(%)
Minh
Long

154 56,8 81,1 80,8 199

159

119

238

417

870

825

608

Tỷ lệ
4,05 1,49 2,13 2,12 5,22 4,17 3,12 6,26 10,95 22,85 21,66 15,97
(%)
Mộ
Đức

91,2 24,0 27,1 37,0 73,3 58,4 34,5 90,9

300

591

505

243

Tỷ lệ
(%) 4,39 1,15 1,30 1,78 3,53 2,81 1,66 4,38 14,47 28,48 24,34 11,70
Sông
33,6
Vệ

6,1

5,1

3,8

18,5 48,3 19,2 46,0

253

Tỷ lệ
2,03 0,37 0,31 0,23 1,12 2,92 1,16 2,78 15,31
(%)

100
3.368
100
3.807
100

2.076
100

553

469

198

1.654

33,4

28,4

12,0

100


8

b. Đặc điểm thủy văn
Cũng tương ứng như chế độ mưa, thủy văn dịng chảy trong năm phân phối khơng
đều và chia làm hai mùa rõ rệt là mùa lũ và mùa cạn, lượng dịng chảy các tháng trong
năm khơng đều, chênh lệch rất lớn giữa tháng ít nước và tháng nhiều nước. Thường
mùa lũ chậm hơn mùa mưa một tháng và kéo dài trong 3 tháng (từ tháng 10 đến hết
tháng 12). Biến động dòng chảy giữa các năm nhiều nước và ít nước có thể gấp 4 đến
7 lần, giữa các tháng nhiều nước và ít nước cũng gấp từ 2 đến 12 lần. Lũ chính vụ
thường xảy ra từ giữa tháng 10 đến hết tháng 11, lượng dòng chảy lớn nhất vào tháng
11 chiếm khoảng 30% tổng lượng dòng chảy cả năm (đặc biệt tại trạm Sơn Giang
lượng dòng chảy tháng 11 năm 1998 chiếm tới 49%), lưu lượng lũ lớn nhất tại Sơn
Giang đạt tới 18.300m3/s vào năm 1986, tại An Chỉ đạt 4.290 m3/s năm 1997. Ngồi lũ
chính vụ lưu vực sơng cịn có lũ sớm, lũ muộn và lũ tiểu mãn: Lũ sớm thường xảy ra
từ cuối tháng 8 đến trung tuần tháng 10, biên độ lũ không lớn và thường là lũ đơn,
trong liệt đo đạc ghi nhận lũ sớm có Qmax = 6.650 m3/s tại trạm Sơn Giang (vào tháng
9/1997), tại An Chỉ đạt 1.310 m3/s. Lũ muộn thường xảy ra vào tháng 12 đến nửa đầu
tháng 1 năm sau, tại Sơn Giang Qmax = 3.410m3/s (vào tháng 12/1986), tại An Chỉ Qmax
= 2.910 m3/s. Lũ tiểu mãn thường xảy ra vào tháng 5 và 6, lũ khơng lớn nhưng có ảnh
hưởng tới sản xuất nông nghiệp do đây là đầu vụ Hè Thu, trị số quan trắc được tại trạm
Sơn Giang là Qmax = 3.600 m3/s vào tháng 5/1986, tại An Chỉ Qmax = 740 m3/s.
Căn cứ vào tài liệu thực đo tại Sơn Giang và An Chỉ cho thấy lượng dịng chảy

trên lưu vực rất phong phú với mơ đun dịng chảy bình qn nhiều năm đạt 70 - 80
l/s/km2. Dịng chảy năm trung bình nhiều năm tại trạm An Chỉ trên sơng Vệ, khống
chế diện tích lưu vực 841 km2, lưu lượng dòng chảy năm đạt 64,6 m3/s, ứng với mơ
đun dịng chảy 76,0 l /s/ km2.
Bảng 1.2. Tần suất dịng chảy năm theo năm thuỷ văn [1]

Trạm

Thời
kỳ
Tính

Qp(%) m3 /s
Qo

Cv

Cs

10

25

50

75

90

F

km2

Sơn Giang

77-2001

193 0,46

0,92

312 243 180 128 91,6 2706

An Chỉ

81-2001

64,9 0,55

1,10

113 84,1 58,6 38,9 25,4 841

+ Biến động dòng chảy năm
Sự biến đổi của dòng chảy năm trong nhiều năm khá lớn, hệ số biến sai Cv dòng
chảy năm đạt 0,46 ở trạm Sơn Giang, năm nhiều nước gấp 5 - 6 lần năm ít nước. Năm
1982 - 1983, lưu lượng năm chỉ đạt 63,7 m3/s tương ứng với mô đun dòng chảy là


9

26,1/l/s/ km2. Năm 1996 - 1997, dòng chảy năm đạt 359 m3/s tương ứng với mơ đun
dịng chảy là 132,6 l/s/km2.
Bảng 1.3. Biến động dòng chảy năm trong vùng và phụ cận[1]
Flv
Trạm

Sông

2

(km )

Thời
gian

Mbq

Mmax
2

(l/skm )

2

(l/skm )

Mmin

Mmax

Năm (l/skm ) Năm
2

Mmax

Cvy

Mmin
Mbq

Sơn

Trà

2706 77-01

71,3

148,1

99

34,8

82

2,08

4,25 0,46

841

81-01

95,7

162

99

31,4

82

1,69

5,16 0,55

383 82- 00

72,2

159

96

23,50

82

2,20

6,76 0,55

Giang Khúc
An

Sơng

Chỉ

Vệ

An

An

Hồ

Lão

+ Phân phối dịng chảy trong năm
Theo chỉ tiêu vượt trung bình, mưa lũ bao gồm những tháng liên tục có lượng
dịng chảy vượt q 8% lượng dòng chảy năm với xác suất xuất hiện ≥ 50%, mùa cạn
bao gồm những tháng còn lại trong năm. Theo chỉ tiêu này thì mùa mưa lũ ở lưu vực
sông Trà Khúc kéo dài 3 tháng từ tháng X tới tháng XII, mùa kiệt kéo dài 9 tháng từ
tháng I đến tháng IX. Mùa mưa ở đây kéo dài 4 tháng, nhưng mùa lũ chỉ có 3 tháng và
thường mùa lũ chậm hơn mùa mưa 1 tháng. Vào tháng IX hàng năm tuy đã bước vào
mùa mưa thực sự nhưng do lưu vực vừa trải qua một thời kỳ nắng nóng, lượng mưa
rơi xuống chủ yếu tăng độ ẩm lưu vực, dịng chảy chỉ tăng thêm chút ít, phải sang

tháng X lượng mưa lớn dồn tập trung lúc đó mới thực sự bước vào mùa lũ.
Trong năm, dòng chảy phân bố khơng đều, lượng dịng chảy mùa lũ chiếm 65 –
70% tổng lượng dòng chảy cả năm trong khi đó lượng dịng chảy mùa kiệt từ tháng I
tới tháng IX chỉ chiếm 3 – 35%. Trong năm có hai thời kỳ kiệt xảy ra vào tháng IV và
tháng VIII. Tháng kiệt nhất lượng dòng chảy chỉ chiếm xấp xỉ 2% lượng mưa cả năm.
Những năm kiệt nhất, lưu lượng tháng IV chỉ đạt 21,6 m3/ss (IV 1983) với mơđun
dịng chảy là 8,9 l/s km2 tại Sơn Giang.
c. Dòng chảy lũ


10

Hình 1.2. Bản đồ mạng lưới sơng lưu vực nghiên cứu

+ Chế độ lũ
Mùa lũ hàng năm trên lưu vực sông Vệ kéo dài từ tháng X tới tháng XII. Tuy
nhiên mùa lũ ở đây cũng không ổn định. Nhiều năm lũ xảy ra từ tháng IX và cũng
nhiều năm sang tháng I năm sau vẫn có lũ. Điều này chứng tỏ lũ lụt ở Quảng Ngãi có sự
biến động khá mạnh mẽ. Trong những thập kỳ gần đây lũ lụt xảy ra ngày một thường
xuyên hơn, bất bình thường hơn với những trận lũ lụt rất lớn và gây hậu quả rất nặng
nề như lũ lụt những năm 1986, 1996, 1998, 1999, 2013… Lượng dòng chảy 3 tháng
mùa lũ chiếm tới 65 -75% tổng lượng dòng chảy năm, lượng nước biến đổi của mùa lũ
giữa các năm khá lớn, năm nhiều lượng nước của mùa lũ có thể gấp 10 lần lượng nước
của mùa lũ năm ít nước (năm 1966 có tổng lượng nước 3 tháng mùa lũ 3.401 m3 /s trong
khi đó tổng lượng nước 3 tháng mùa lũ của năm 1982 chỉ là 355 m3/s).


11

Bảng 1.4. Lưu lượng lớn nhất và nhỏ nhất ở trạm thủy văn trên sông Vệ

Sông

Trạm

Qmax
(m3/s)

Sông Vệ

An Chỉ

4.290

Qmax

Năm

Qmin
(m3/s)

1987

1,18

3.636

Qmin

Lũ tiểu mãn: Vào các tháng V, VI có mưa tiểu mãn gây ra lũ tiểu mãn với trị số

đã quan trắc lớn nhất đạt 169 m3 /s tại trạm Sơn Giang vào ngày 18/ 5/1986.
Lũ sớm: Lũ xảy ra vào cuối tháng VIII đến đầu tháng X gọi là lũ sớm. Lũ sớm
thường có biên độ khơng lớn, lượng nước trong các sơng suối cịn ở mức thấp, lũ sớm
thường là lũ đơn 1 đỉnh. Đây là thời kỳ lũ gây thiệt hại cho sản xuất nơng nghiệp vì
trùng vào thời kỳ thu hoạch.
Lũ muộn: Lũ xảy ra vào tháng XII đến nũa đầu tháng I năm sau được coi là lũ
muộn. Lũ thời kỳ này ảnh hưởng đến thời vụ gieo trồng của sản xuất nông nghiệp.
Lũ lớn nhất trong năm thường xảy ra vào tháng XI là tháng có mưa lớn nhất.
Bảng 1.5. Khả năng xuất hiện lũ lớn nhất trong năm tại vị trí trạm đo trên sơng Vệ
Tháng X
Tên trạm
An Chỉ

Tên sông

Tháng X I

Tháng X II

Số
lần

%

Số
lần

%

Số

lần

%

7

26,9

17

65,4

2

7,7

Sông Vệ

+ Mực nước lũ
Đặc điểm của dòng chảy lũ là biên độ lũ cao, cường suất nước lũ lớn, thời gian lũ
lên ngắn, dạng lũ nhọn: Đặc điểm này là do cương độ mưa lớn, tập trung nhiều đợt,
tâm mưa nằm ở trung hạ du các lưu vực sông, độ dốc sông lớn, nước tập trung nhanh.
Bảng 1.6. Đặc trưng một số trận lũ
Sông

Sông Vệ

Trạm

An chỉ

Ngày
Tháng
Năm

Biên độ
(cm)

Cường
Thời
suất lũ lên gian lũ
(cm/h)
lên (h)

19/XI/87

371

39

60

4/XII/99

375

12

105

Thời gian lũ
duy trì trên Đ
III (h)
60

- Hạ du các sơng chịu ảnh hưởng thủy triều mạnh, một số cơn bão mạnh đã làm
nước dâng lên ở vùng ven biển rất lớn, nên lũ có cơ hội gặp đỉnh triều thì sẽ gây lũ
lớn ở hạ du các sông.


12

+ Lưu lượng đỉnh lũ
Căn cứ vào số liệu thực đo tại trạm An Chỉ trên sông Vệ khống chế diện tích lưu
vực 841 km2 có tài liệu đo đạc từ năm 1977-2000 cho thấy những năm lũ lớn là 1987,
1999 ở hạ du lưu lượng lũ lớn đo được đạt tới 4.290 m3 /s tương ứng với mơđun dịng
chảy l là 5.020 m3 /s km2. Lũ lớn nhất đo được trong thời kỳ từ 1976 - 2000 với Qmax
= 18.400 m3 /s vào ngày 3 /XII/1986. Những trận lũ lớn sau đó xảy ra vào các năm
1999, 1998, 1996.
Bảng 1.7. Lũ lớn nhất trên lưu vực sông Vệ từ năm 1977 – 2001
Trạm

Sông

Flv (km2)

Qmax ( m3/s)

Mlũ
(m3/s.km2)

Thời gian

An Chỉ

Sông Vệ

841

4.290

5,020

19 - 11 - 1987

+ Tổng lượng lũ
Do đặc điểm địa hình các sơng Miền Trung ngắn, dốc, thời gian duy trì các trận lũ
thường chỉ 3 - 5 ngày. Tổng lượng lũ 1 ngày lớn nhất chiếm tới 30 – 35% tổng lượng
của toàn trận lũ . Tại An Chỉ, tổng lượng lũ 5 ngày đạt tới 946,1 triệu m3 lũ năm 1999, đạt
551,6 triệu m3 lũ năm 1998.
Bảng 1.8. Tổng lượng lũ lớn nhất thời đoạn tại các trạm thủy văn trên sông Vệ

Trạm

An Chỉ

W1max Ngày
(106 tháng
m3)

W3max Ngày tháng W5max Ngày tháng
(106
(106
m3)

m3)

Bình quân

126,2

246,2

323,8

Max

289,4

19/XI/87

695,5

3-5/XII/99

946,1

37/XII/99

Min

25,1

29/XI/89

56,9

2830/XI/89

70,2

3-7/XI/82

Trị số

Quan hệ giữa lưu lượng đỉnh lũ và tổng lượng lũ 1 ngày max tương đối chặt chẽ,
thể hiện hệ số tương quan đạt R =0 ,96 tại An Chỉ.
d. Dòng chảy mùa kiệt
Về mùa kiệt, dịng chảy trong sơng nhỏ, nguồn cung cấp nước cho sông chủ yếu là
nước ngầm. Mùa kiệt trên sông Vệ kéo dài từ tháng II tới tháng IX với tổng lượng
dòng chảy chỉ chiếm 30 – 35% tổng lượng dòng chảy năm. Trong năm có 2 thời kỳ
kiệt, thời kỳ kiệt nhất xuất hiện vào tháng IV.
Theo số liệu quan trắc từ 1977-2001 thì năm kiệt nhất là năm 1982-1983. Đây là
năm kiệt nhất trong toàn vùng duyên hải Nam Trung Bộ. Lưu lượng nhỏ nhất tuyệt


13

đối quan trắc được thời kỳ 1976-2001 cho thấy khả năng xuất hiện kiệt ngày nhỏ nhất
trong năm chủ yếu xảy ra vào tháng VIII và tháng VI.

1.1.3. Đặc điểm địa hình địa mạo lưu vực nghiên cứu
a. Ðịa hình
Nằm ở sườn phía đơng dãy Trường Sơn, lưu vực sơng Vệ có địa hình phức tạp,
gồm miền núi, trung du và đồng bằng với nhiều nhánh núi từ dãy Trường Sơn chạy ra
vùng đồng bằng ven biển, tạo nên những thung lùng theo hướng Tây Nam - Đơng
Bắc. Địa hình lưu vực có độ cao trung bình biến động từ 100 - 1000m, địa hình dốc,
có xu thế thấp dần theo hướng Tây Nam - Đông Bắc và Tây - Đông. Vùng trung du
gồm những đồi núi thấp, nhấp nhô, độ cao 100 - 500 m, độ dốc địa hình còn tương đối
lớn. Vùng đồng bằng nằm ở hạ lưu các dịng sơng, nhìn chung địa hình khơng được
bằng phẳng, độ cao khoảng 100m (Hình 1).
Nét chung nhất về địa hình của lưu vực sơng Vệ là gradien địa hình theo mặt cắt
từ lục địa ra biển lớn, do đó các sông trong vùng phần lớn ngắn và chủ yếu phát triển
quá trình xâm thực sâu, quá trình bồi tụ và xâm thực bờ chủ yếu xảy ra ở khu vực
đồng bằng ven biển khi mực cơ sở xâm thực hạ thấp. Miền núi, nơi thượng lưu của
con sơng, có độ dốc lớn, nước tập trung nhanh, thuận lợi cho việc hình thành những
trận lũ ác liệt, thời gian chảy truyền nhỏ. Miền đồng bằng tương đối bằng phẳng lại
bị chắn bởi những cồn cát, làm cản trở hành lang thoát lũ, dễ gây ngập lụt. Dựa trên
chỉ tiêu nguồn gốc địa hình, trong vùng nghiên cứu thống trị các kiểu địa hình sau:
- Nhóm kiểu địa hình núi với các ngọn núi cao, độ dốc từ 30 - 450, cấu taọ từ đá
ngun khối ít bị chia cắt.
- Nhóm kiểu địa hình thung lũng hẹp, hai sườn dốc với các bãi bồi hẹp.
- Nhóm kiểu địa hình đồng bằng trải dọc theo bờ biển.
b. Ðịa chất, thổ nhưỡng
Vùng nghiên cứu kéo dài thành một dải theo phương kinh tuyến. Trên chiều dài lớn
đó bao gồm nhiều cấu trúc địa chất với chế độ kiến tạo, thành phần thạch học khác nhau.
Thành phần đá gốc ở đây bao gồm các thành phần tạo: granulit mafic, gơnai
granat, cordierit, hypersten, đá gơnai, đá phiến amphibol, biotit, amphibotit, migmatit
(phức hệ sông Tranh) ở vùng làng Triết, đá xâm nhập granit, granodiorit, migmatit
(phức hệ Chu Lai- Ba Tơ) ở khu vực núi 524, Bắc Nước Dàng và rải rác trên bề mặt
đồng bằng, đáng kể nhất là Mộ Ðức. Thành tạo Ðệ tứ ở lưu vực gồm: cuội, cát, bột

phân bố dọc thung lũng sông ở vùng Ba Tơ, Ðông Nghĩa Hành, Minh Long và hỗn
hợp cuội, sỏi dãm cát, bột ở Tây Nam Ðức Phổ. Phần còn lại của lưu vực gần sát biển
là các thành tạo cát, bột có nguồn gốc biển và gió biển.


14

Ðất trên lưu vực rất đa dạng, gồm 6 nhóm đất. Ở vùng đồi núi có các loại đất như
đất đỏ vàng trên đá biến chất và đất sét, chiếm phần lớn diện tích. Ở vùng đồng bằng
có các loại đất như: cát, đất phù sa, đất xám và đất đỏ vàng. Ðất xám và đất xám bạc
màu nằm ở vùng cao, đất đen, đất đỏ vàng là loại đất phân bố rộng rãi ở miền núi,
thành phần cơ giới nhẹ.
c. Thảm phủ thực vật
Rừng tự nhiên trên lưu vực cịn ít, chủ yếu là loại rừng trung bình và rừng nghèo,
phần lớn phân bố ở núi cao. Vùng núi cao có nhiều lâm thổ sản quý. Vùng đồi núi cịn
rất ít rừng, đại bộ phận là đồi núi trọc được trồng cây cơng nghiệp (keo). Trên lưu vực
có các loại lớp phủ thực vật và tỉ lệ che phủ so với diện tích lưu vực tương ứng như
sau: rừng rậm thường xanh cây lá rộng nhiệt đới gió mùa đã bị tác động (12,27%) ,
rừng thưa rụng lá hoặc trảng cây bụi có cây gỗ rải rác (50,5%), cây trồng nông
nghiệp ngắn ngày (37,23%).
1.1.4. Đặc điểm kinh tế - xã hội
a. Tổ chức hành chính trên lưu vực:
Đơn vị hành chính cấp huyện từ lưu vực sơng Vệ đến trạm An Chỉ gồm 05 huyện
(Ba Tơ, Nghĩa Hành, Từ Nghĩa, Minh Long, Mộ Đức). Tổng diện tích tự nhiên các
huyện 1.263 km2 và dân số 317.272 người chiếm 25,42% dân số tồn tỉnh.
Bảng 1.9. Diện tích và đơn vị hành chính vùng nghiên cứu
TT

Huyện

Diện tích

Dân số

(Km2)

(Người)

Phường, xã

Thị trấn

1

Huyện Ba Tơ

647

36,190

12

1

2

Huyện Nghĩa Hành

231

87,574

11

1

3

Huyện Mộ Đức

164

96,261

12

1

4

Huyện Minh Long

149

14,986

4

0

5

Huyện Tư Nghĩa

71

82,261

7

2

(Nguồn: NGTK năm 2015 tỉnh Quảng Ngãi)
b. Dân cư và lao động:
Lưu vực nghiên cứu có trên 300.000 người. Mật độ dân số trung bình là 237
người/km2, phân bố khơng đều, dân cư sống tập trung ở vùng đồng bằng ven sông Vệ.
Dân số nông thôn chiếm tới gần 75% tổng dân số, dân sống bằng nông, lâm
nghiệp chiếm khoảng 85%.
Trong vùng nghiên cứu có 02 dân tộc sinh sống chủ yếu Kinh và H’rê khác,
trong đó dân số người Kinh chiếm đa số.
c. Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội:
Các huyện dọc theo sông Vệ gồm các Ba Tơ, Nghĩa Hành, Tư Nghĩa và Mộ Đức


15

là vùng có diện tích rộng lớn thuận lợi cho phát triển kinh tế nông nghiệp, công nghiệp
và tiểu thủ công nghiệp. Nhiều dự án nông nghiệp sạch, nông nghiệp hữu cơ đã và
đang triển khai thực hiện, dân cư của các huyện dọc theo sơng vệ có đời sống phát
triển hơn các vùng khác của tỉnh Quảng Ngãi. Tuy nhiên hàng năm vào mùa mưa lũ,

cư dân vùng sông vệ thường xuyên bị ảnh hưởng của thiên tai như ngập lụt, sạt lở bờ
sông... gây ảnh hưởng rất lớn đến phát triển kinh tế - xã hội của các địa phương.
1.2. Tổng quan và lựa chọn mơ hình thủy văn lưu vực
1.2.1. Tổng quan mơ hình thủy văn lưu vực
Cho đến nay, nhiều mơ hình thủy văn đã được phát triển dựa trên các lý thuyết
khác nhau để mô phỏng hiện tượng thuỷ văn của lưu vực. Chúng đã góp phần đáng kể
trong việc tìm hiểu thêm về hiện tượng thuỷ văn, cũng như dự báo kịch bản trong
tương lai. Chúng cung cấp luận chứng hợp lý cho các nhà quy hoạch, chính quyền địa
phương để đưa ra quyết định hợp lý trong quy hoạch quản lý nguồn nước cũng như là
giảm nhẹ tác động của thảm họa thủy văn đối với con người. Các phần mềm này được
phân thành ba loại cơ bản: mơ hình tập trung, bán phân bố và phân bố. Do phát triển
dựa vào các nền tảng lý thuyết và quan điểm khác nhau, cho nên mỗi phần mềm có
những ưu thế khác nhau đối với đặc trưng từng lưu vực.

Hình 1.3. Phân loại mơ hình thủy văn-Tập trung-Bán phân bố-Phân bố

Việc lựa chọn mơ hình được thực hiện căn cứ vào các tiêu chí lựa chọn mơ hình
của tổ chức khí tượng thế giới (WMO) đưa ra và dựa trên các yếu tố chính của lưu vực
nghiên cứu như sau: Phạm vi nghiên cứu, điều kiện khí tượng thủy văn, dữ liệu sẵn có
và mục đích sử dụng mơ hình.
1.2.2. Giới thiệu các mơ hình thủy văn tiêu biểu
a. Mơ hình HEC – HMS
Mơ hình HEC – HMS là một mơ hình được nâng cấp từ mơ hình HEC – 1 cơng
bố năm 2. HEC – HMS sử dụng tài liệu mưa để tính tốn q trình mưa rào – dịng