Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu đặc trưng lũ, cảnh báo ngập lụt hạ lưu sông Lam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

Phạm Trường Giang

NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG LŨ

PHỤC VỤ CẢNH BÁO NGẬP LỤT HẠ LƯU LƯU VỰC SÔNG LAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

Phạm Trường Giang

NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG LŨ

PHỤC VỤ CẢNH BÁO NGẬP LỤT HẠ LƯU LƯU VỰC SÔNG LAM

Chuyên ngành: Thủy văn học

Mã số : 60440224

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. TRẦN DUY KIỀU

Hà Nội – Năm 2014

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU....................................... 3

1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên của lưu vực sông Lam ......................................... 3

1.1.1 Vị trí địa lý lưu vực sông Lam ...................................................................... 3

1.1.2 Đặc điểm địa hình ........................................................................................... 3

1.1.3 Đặc điểm thảm phủ thực vật ........................................................................... 4

1.1.4 Đặc điểm địa chất - thổ nhưỡng .................................................................... 4

1.1.5 Hệ thống sông ngòi ......................................................................................... 5

1.1.6 Đặc điểm khí hậu trên lưu vực sông .............................................................. 7

1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội trên lưu vực sông Lam ............................................ 13

1.2.1 Tình hình dân cư ........................................................................................... 13

1.2.2 Tình hình phát triển kinh tế trên lưu vực sông Lam .................................... 13

1.2.3 Mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội đến năm 2020 ...................................... 14

1.3 Nhận xét .......................................................................................................... 14

Chương 2: ĐẶC ĐIỂM LŨ VÀ NGẬP LỤT LƯU VỰC SÔNG LAM .......... 15

2.1 Nguyên nhân hình thành lũ trên lưu vực sông Lam. ....................................... 15

2.2. Diễn biến lũ theo không gian ......................................................................... 17

2.2.1 Mực nước lũ ................................................................................................ 17

2.2.2 Lưu lượng lũ ................................................................................................ 18

2.3. Diễn biến lũ theo thời gian ............................................................................. 23

2.4 Tổ hợp lũ trên lưu vực sông Lam ................................................................... 24

2.5. Đặc điểm ngập lụt lưu vực sông Lam ............................................................ 41

2.5.1. Diện tích ngập lụt. ....................................................................................... 41

2.5.2. Mức độ ngập lụt trên lưu vực sông Lam ..................................................... 42

2.6 Nhận xét .......................................................................................................... 42

Chương 3: XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT HẠ LƯU SÔNG LAM ........ 43

3.1. Lựa chọn mô hình xây dựng bản đồ ngập lụt cho hạ lưu sông Lam ............. 43

3.1.1 Cơ sở lý thuyết của mô hình NAM-MIKE11 .............................................. 43

3.1.2 Cơ sở lý thuyết của mô hình HEC-RAS...................................................... 45

3.1.3 Mô hình HEC-GeoRAS ............................................................................... 47

3.2 Tính toán lượng nhập khu giữa ....................................................................... 48

3.2.1. Yêu cầu số liệu ........................................................................................... 48

3.2.2. Chỉ tiêu đánh giá chất lượng mô phỏng ...................................................... 48

3.2.3. Hiệu chỉnh và kiểm nghiêm mô hình .......................................................... 49

3.3 Tính toán dòng chảy lũ .................................................................................... 60

3.4 Tính toán lũ thiết kế ........................................................................................ 71

3.5 Mô phỏng lũ năm 1978 .................................................................................. 71

3.6 Xây dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Lam ................................................. 76

3.6.1 Xây dựng miền tính phần hạ lưu lưu vực sông Lam .................................... 77

3.6.2 Kết quả xây dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu lưu vực sông Lam ...................... 79

3.7 Nhận xét .......................................................................................................... 82

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 85

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ mạng lưới trạm KTTV trên lưu vực sông Lam ............................... 7

Hình 2.1: Tổng lượng mưa trung bình nhiều năm .................................................... 16

Hình 2.2: Lượng mưa trung bình năm và mùa lũ trên lưu vực sông Lam ................ 16

Hình 2.3: Quá trình mưa, lũ từ ngày 16-29/IX/1978 tại các trạm trên lưu vực

sông Lam .................................................................................................................. 26

Hình 2.4: Quá trình mưa, lũ từ ngày 07-22/X/1988 tại các trạm trên lưu vực sông

Lam ........................................................................................................................... 28

Hình 2.5: Đường quá trình mưa, lũ từ ngày 10-30/IX/2002 tại các trạm chính trên

lưu vực sông Lam. ..................................................................................................... 30

Hình 2.6: Quá trình mưa, lũ từ ngày 01-31/VIII/2007 tại các trạm trên lưu vực sông

Lam............................................................................................................................ 32

Hình 2.7: Quá trình mưa, lũ từ ngày 01-31/VIII/2007 tại các trạm trên lưu vực sông

Lam............................................................................................................................ 33

Hình 2.8: Quá trình mưa, lũ từ ngày 28/IX - 28/X/2007 tại các trạm chính trên lưu

vực sông Lam ............................................................................................................ 40

Hình 3.1: Sơ đồ mô phỏng của mô hình NAM ......................................................... 44

Hình 3.2 Lược đồ sai phân mô hình HEC-RAS ...................................................... 46

Hình 3.3: Chức năng tự động hiệu chỉnh thông số MIKE NAM .............................. 51

Hình 3.4: Đường quá trình thực đo và ính toán tại trạm Dừa, trận lũ 2002 .............. 52

Hình 3.5: Đường quá trình thực đo và tính toán tại trạm Yên Thượng, trận lũ 2002 ...... 52

Hình 3.6: Đường quá trình thực đo và tính toán tại trạm Nghĩa Khánh, trận lũ

2002 ............................................................................................................. 52

Hình 3.7: Đường quá trình thực đo và tính toán tại trạm Hòa Duyệt, trận lũ

2002 ........................................................................................................................... 52

Hình 3.8: Đường quá trình thực đo và tính toán tại trạm Sơn Diệm, trận lũ ............ 53

2002 ........................................................................................................................... 53

Hình 3.9: Đường quá trình thực đo và tính toán tại trạm Dừa, trận lũ 2007 ............ 53

Hình 3.10: Đường quá trình thực đo và ính toán tại trạm Yên Thượng, trận lũ 2007 ... 53

Hình 3.14: Đường quá trình thực đo và tính toán tại trạm Dừa, trận lũ 2010 .......... 55

Hình 3.29 Sơ đồ tính toán thủy lực mạng lưới sông ............................................... 62

Hình 3.30 Sơ đồ tính toán mặt cắt sông ................................................................... 63

Hình 3.31 Thông số nhám của mô hình HEC-RAS ................................................. 64

Hình 3.53 Đường tần suất Qmax các năm tại trạm Nam Đàn ................................. 72

Hình 3.54 Đường tần suất Qmax các năm tại trạm Chợ Tràng ............................... 73

Hình 3.55: Menu chạy mô hình HEC-RAS .............................................................. 73

Hình 3.56: Đường quá trình lũ 1978 tại Đô Lương mô phỏng bằng mô hình

HEC-RAS ................................................................................................................. 74

Hình 3.57: Đường quá trình lũ 1978 tại Yên Thượng mô phỏng bằng mô hình

HEC-RAS ................................................................................................................. 74

Hình 3.58: Đường quá trình lũ 1978 tại Nam Đàn mô phỏng bằng mô hình

HEC-RAS ................................................................................................................. 75

Hình 3.59: Đường quá trình lũ 1978 tại Linh Cảm mô phỏng bằng mô hình

HEC-RAS ................................................................................................................. 75

Hình 3.60: Đường quá trình lũ 1978 tại Chợ Tràng mô phỏng bằng mô hình

HEC-RAS ................................................................................................................. 76

Hình 3.61: Quy trình xây dựng bản đồ ngập lụt bằng mô hình HEC-GeoRAS ....... 76

Hình 3.62 Trích xuất kết quả của mô hình thủy lực HEC-RAS .............................. 77

Hình 3.63: Trích xuất giá trị mực nước lớn nhất ứng với trận lũ tháng năm 1978 ... 78

Hình 3.64: Thiết lập kết quả mô phỏng thủy lực và địa hình hạ du sông Lam ......... 79

Hình 3.65 Bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Lam năm 1978 .......................................... 79

Hình 3.66 Bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Lam tần suất 1% ........................................ 80

Hình 3.67 Bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Lam tần suất 0.5%..................................... 80

Hình 3.68 Kết quả tính mức độ ngập và diện ngập ................................................... 81

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1-1. Đặc trưng hình thái lưu vực sông Lam ................................................... 6

Bảng 1-2. Nhiệt độ không khí trung bình tháng, năm tại một số vị trí trên lưu vực

sông Lam ................................................................................................................ 9

Bảng 1-3. Độ ẩm không khí tương đối tháng, năm tại một số vị trí trên lưu vực

sông Lam ................................................................................................................. 9

Bảng 1-4. Lượng bốc hơi tháng, năm tại một số vị trí trên lưu vực sông Lam .... 10

Bảng 1-5. Đặc trưng lượng mưa tháng, năm tại một số vị trí trên lưu vực sông Lam . 11

Bảng 1-6. Cơ cấu kinh tế của các tỉnh trên lưu vực sông Lam ............................. 13

Bảng 2-1: Mực nước lũ thực đo tại một số vị trí ................................................... 18

Bảng 2.2: Khả năng xuất hiện lũ vào các tháng trong năm trên lưu vực sông Lam .. 23

Bảng 2.3 Đặc trưng trận lũ từ 15-29/IX/1978 .................................................... 26

Bảng 2.4: Đặc trưng trận lũ từ 11-20/X/1988 ...................................................... 27

Bảng 2.5: Đặc trưng trận lũ từ 18-22/IX/2002 ...................................................... 29

Bảng 2.6: Đặc trưng lũ từ 04 - 09/VIII/2007......................................................... 31

Bảng 2.7: Đặc trưng trận lũ từ 01-06/X/2007 ....................................................... 33

Bảng 2.8: Lượng mưa (mm) trận lũ các năm 2007, 2010 ..................................... 34

Bảng 2.9: Đặc trưng trận lũ từ 30/IX- 05/X/2010 ................................................. 36

Bảng 2.10: Đặc trưng trận lũ từ 13- 19/X/2010 .................................................... 37

Bảng 2.11 Tổ hợp lượng nước lũ lớn theo lũ điển hình ....................................... 40

Bảng 2.12 Tỷ lệ gặp gỡ các trận lũ trên các nhánh sông ...................................... 41

Bảng 3.1 : Đánh giá kết quả dự báo ...................................................................... 49

Bảng 3.2 Các thông số cần hiệu chỉnh và giới hạn của chúng ............................ 51

Bảng 3.3: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng hiệu chỉnh mô hình ................................. 53

LỜI CẢM ƠN

Luận văn “Nghiên cứu đặc trưng lũ phục vụ cảnh báo ngập lụt hạ lưu lưu

vực sông Lam” được hoàn thành vào tháng 12 năm 2014. Trong quá trình học tập

và hoàn thành luận văn thạc sỹ, tác giả đã nhận được sự giúp đỡ chân thành và nhiệt

tình của các phó giáo sư, tiến sĩ, giáo viên của trường, cùng cán bộ của phòng Đào

tạo sau Đại học. Nhân đây tác giả cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các các giảng

viên khoa Thủy văn – Khí tượng – Hải Dương học, các anh chị em đồng nghiệp đã

nhiệt tình đóng góp, trao đổi nhiều ý kiến quý báu cho luận văn này.

Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Tiến sỹ Trần Duy Kiều

đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn chỉ bảo và cung cấp các thông tin cần thiết cho

luận văn này.

Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy

văn trung ương, cùng đồng nghiệp của phòng Dự báo thủy văn Bắc Bộ; phòng Dự

báo thủy văn Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ và gia đình lời cảm ơn chân thành

đã tạo điều kiện thuận lợi nhất để tác giả hoàn thành tốt luận văn này.

Do thời gian, kinh nghiệm nghiên cứu còn ít nên luận văn này không tránh

khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong tiếp tục nhận được những ý kiến đóng góp,

chỉ bảo của Thầy, Cô giáo và các đồng nghiệp để quá trình học tập, nghiên cứu

được hoàn thiện hơn.

Hà nội, tháng 12 năm 2014

Học viên

Phạm Trường Giang

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề

Những năm gần đây ở miền Trung, thiên tai lũ lụt xảy ra thường xuyên hơn

với mức độ trầm trọng hơn, đã gây thiệt hại nghiêm trọng về người của cải và môi

trường sinh thái... Những kết quả nghiên cứu về lũ lụt trên thế giới đã có những

nhận định: Thiên tai lũ lụt ngày càng gia tăng là do biến động về khí hậu toàn cầu

và tác động của con người đã làm cho môi trường tự nhiên bị phá hủy. Việc giảm

nhẹ thiệt hại do lũ lụt đang là một vấn đề hết sức cấp bách được nhiều tổ chức và

các nhà khoa học trên thế giới tập trung nghiên cứu.

Lũ lụt miền Trung nói chung và lưu vực sông Lam nói riêng là một trong

những tai biến thiên nhiên, kết quả của quá trình tập trung nước với khối lượng lớn

và tràn vào các vùng địa hình thấp, gây ngập lụt trên diện rộng, không chỉ gây tổn

hại nặng nề về người và của ở thời điểm đó mà còn tác động tiêu cực lâu dài đến

môi trường sinh thái, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống và các hoạt động kinh tế xã

hội. Nghiên cứu các giải pháp phòng lũ lụt được nhiều quốc gia quan tâm và hướng

tiếp cận là sự kết hợp giữa giải pháp phi công trình và công trình. Giải pháp công

trình thường được sử dụng là xây dựng các hồ chứa, đê điều, cải tạo lòng sông…

Các giải pháp phi công trình là trồng rừng, bảo vệ rừng; xây dựng và vận hành các

phương án phòng tránh lũ và di dân lúc cần thiết khi có thông tin dự báo và cảnh

báo chính xác.

Để đưa ra được giải pháp hiệu quả trong phòng, chống lũ thì rất cần thiết

phải có nghiên cứu chi tiết và chuyên sâu về lũ.

Xuất phát từ những lý do trên tôi đã chọn “Nghiên cứu đặc trưng lũ phục vụ

cảnh báo ngập lụt hạ lưu lưu vực sông Lam“ làm đề tài nghiên cứu luận văn thạc sỹ

của mình.

2. Mục đích của luận văn

+ Nghiên cứu đặc trưng lũ trên lưu vực sông Lam

+ Xây dựng bản đồ ngập lụt phục vụ cảnh báo ngập lụt hạ lưu lưu vực sông

Lam

1

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

+ Đối tượng: Dòng chảy lũ trên lưu vực sông Lam

+ Phạm vi nghiên cứu: Trong mùa lũ trên lưu vực sông Lam

4. Phương pháp nghiên cứu

+ Thu thập, phân tích tổng hợp tài liệu

+ Phương pháp thống kê

+ Phương pháp kế thừa, ý kiến chuyên gia

+ Mô hình toán thủy văn thủy lực

5. Bố cục của luận văn

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU

Chương 2: ĐẶC ĐIỂM LŨ VÀ NGẬP LỤT LƯU VỰC SÔNG LAM

Chương 3: CẢNH BÁO NGẬP LỤT HẠ LƯU LƯU VỰC SÔNG LAM

2

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU

1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên của lưu vực sông Lam

1.1.1 Vị trí địa lý lưu vực sông Lam

Lưu vực sông Lam nằm ở vị trí từ 18o15'05" - 20o10'30" vĩ độ Bắc và

103o14'10" - 105o15'20" kinh độ Đông. Phía Bắc giáp lưu vực sông Chu, sông

Bạng. Phía Tây giáp lưu vực sông MêKông. Phía Tây Nam giáp lưu vực sông

Gianh. Phía Đông giáp lưu vực sông Cảm, biển Đông. Diện tích toàn bộ lưu vực là

27.200 km2, phần nằm trên lãnh thổ Việt Nam chiếm 65,2% diện tích toàn bộ lưu

vực, phần diện tích còn lại 9.470 km2 thuộc đất Xiêng Khoảng của Lào chiếm

34,8% diện tích lưu vực. Diện tích phần đá vôi là 273 km2 chiếm 1% diện tích lưu

vực; vùng núi cao 19.486 km2 chiếm 71,6% diện tích lưu vực, vùng bán sơn địa, đồi

núi thấp và trung du khoảng 5.604 km2, vùng đồng bằng là 2.110 km2. Dòng chính

sông Cả có chiều dài là 531 km; đoạn sông chảy qua lãnh thổ Lào là 170 km, còn lại

361 km sông chảy qua hai tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh rồi đổ ra biển Đông tại Cửa

Hội. Sông Cả hợp với sông La tại Trường Xá và chảy ra biển Đông – gọi là sông

Lam. [2]

1.1.2 Đặc điểm địa hình

Lưu vực sông Lam phần thuộc lãnh thổ Việt Nam có thể phân chia 3 dạng

địa hình chính:

- Vùng đồi núi cao: Vùng này thuộc 9 huyện miền núi của Nghệ An và Hà Tĩnh bao

gồm: Kỳ Sơn, Con Cuông, Thanh Chương, Quế Phong, Quỳ Châu, Quỳ Hợp, Nghĩa

Đàn, Hương Sơn, Hương Khê. 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. [2]

- 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 vùng trung du thường hẹp nằm

ở hạ lưu các sông nhánh lớn cấp I. Đây là vùng đồi trọc với độ cao từ 300-400m xen

3

kẽ là đồng bằng ven sông của các thung lũng hẹp có độ cao trung bình từ 15- 25m.

Vùng trung du chịu ảnh hưởng của lũ khá lớn, nhất là những trận lũ lớn, đất thường

bị xói mòn, rửa trôi mạnh, lớp đất sỏi cát thường bị nước lũ mang về, bồi lấp diện

tích canh tác vùng bãi sông gây trở ngại cho sản xuất.

- Vùng đồng bằng hạ du sông Lam: Có độ cao trung bình 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.

1.1.3 Đặc điểm thảm phủ thực vật

Lưu vực sông Lam có rừng tập trung chủ yếu thuộc 6 huyện miền núi Nghệ

An và hai huyện Hương Sơn, Hương Khê thuộc Hà Tĩnh.

Trên địa phận Việt Nam, diện tích rừng bị giảm nhanh do tốc độ phát triển

dân số cao ở miền núi, cùng với tập quán du canh du cư của đồng bào các dân tộc.

Năm 1943 có khoảng 1,2 triệu ha rừng, đến nay diện tích đất có rừng chiếm khoảng

35,5% diện tích tự nhiên, so với diện tích đất của các huyện miền núi và Hương

Khê, Hương Sơn thì diện tích đất có rừng chiếm đến 43%. Diện tích rừng giàu và

rừng trung bình toàn lưu vực phần Việt Nam chỉ còn chiếm khoảng 12 ÷ 14%.

1.1.4 Đặc điểm địa chất - thổ nhưỡng

a. Đặc điểm địa chất

Theo tài liệu của Cục địa chất Việt Nam, bản đồ địa chất và khoáng sản Việt

Nam tỷ lệ 1/200.000 địa chất và khoáng sản tờ Vinh (GEOLOGY AND MINERAL

RESOURCES OF VINH SHEET), trong vùng nghiên cứu xuất lộ gần như đầy đủ

địa tầng địa chất có tuổi từ cổ đến trẻ.

Toàn bộ lưu vực sông Lam thuộc hai đới kiến tạo chính là đới kiến tạo sông

Lam 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.

4

Về địa chất thủy văn, nước dưới đất trong vùng nghiên cứu có nhiều hạn chế,

không phong phú. Vấn đề này được giải thích trên cơ sở cấu tạo địa chất, đặc điểm

địa mạo, điều kiện khí tượng thủy văn. Trên toàn vùng nghiên cứu nhận thấy: các

đất đá có khả năng chứa nước chiếm một khối lượng không lớn so với các loại đất

đá thấm nước kém và chứa nước kém. Mặt khác do địa hình bị phân cắt mạnh, sườn

núi dốc, độ dốc lòng sông, suối lớn làm cho nước không có điều kiện tích tụ lại mà

thoát nhanh ra các hệ thống sông suối lớn.

b. Đặc điểm thổ nhưỡng

Theo Bộ Nông nghiệp và phát triển Nông thôn các loại đất chính và phân bố

ở trên lưu vực sông Lam là:

+ Đất phù sa và đất cát ven biển

+ Đất bùn lầy

+ Đất mặn

+ Đất Feralitic mùn vàng nhạt trên núi

Vùng đồng bằng sông Lam 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.

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 Lam được xếp

vào loại kém màu mỡ.

1.1.5 Hệ thống sông ngòi

- Mạng lưới sông suối

Đường phân thủy phía Bắc và Đông Bắc của lưu vực chảy qua vùng đồi núi

thấp của Nghệ An với độ cao trung bình từ 400 ÷ 600m, vùng núi cao của huyện

Quế Phong với độ cao trên 1000m và vùng núi cao của tỉnh Xiêng Khoảng

(CHDCND Lào) có những đỉnh núi như Phu Hoạt cao trên 2000m. Phía Tây lưu

vực là dãy Trường Sơn với những đỉnh núi cao trên 2000m (như Phu Xai Leng cao

2.711m). Càng về phía Nam, Tây Nam đường phân thủy của lưu vực đi qua những

5

đồi núi thấp có độ cao đỉnh từ 1300 ÷ 1800m. Đến địa phận tỉnh Hà Tĩnh, độ dốc

bình quân của toàn lưu vực là 1,8‰, mật độ lưới sông đạt 0,87 km/km2. (Bảng 1.1)

- Đặc điểm hệ thống sông Lam

Cùng với dòng chính sông Lam có hai nhánh sông lớn nhất là sông Hiếu và sông La

Bảng 1-1. Đặc trưng hình thái lưu vực sông Lam

Hệ số

Độ dốc

Mật số

Lsông

Độ cao

không

hình

TT

Luu vực

F (km2)

bqlv

Bbq (m)

lưới sông

(km)

bq(m)

đối

dạng lưu

km/km2

(%o)

xứng

vực

0,60

-0,14

0,29

1,83

89

1 Sông Cả

27.200

531

294 0,22

0,27

2,57

38,2

2 S. Nậm Mô

3.970

173

960 -0,09

0,24

1,72

15,8

S. Giăng

1.050

77

492

3 0,71

0,02

0,20

1,30

32,5

Sông Hiếu

5.340

228

303

4 0,87

0,53

0,68

2,82

46,6

Sông La

3.210

135

362

5

Nguồn: [“Trung tâm Dự báo KTTV TW”]

+ Bốn lưu vực sông nhánh lớn cấp I của sông Lam là Nậm Mô, Sông Hiếu, sông La

và sông Giăng có tổng diện tích chiếm trên 50% diện tích toàn bộ lưu vực sông Lam

và đóng góp một lượng nước đáng kể và nguồn nước sông Lam.

Phần lớn lưu vực sông thuộc dạng đồi núi bị chia cắt mạnh. Sông suối có độ dốc

lớn, vùng trung du nối chuyển tiếp giữa miền núi và đồng bằng hẹp cho nên khi có

mưa lớn, lũ tập trung nhanh, ít bị điều tiết dẫn tới nước lũ tập trung về đồng bằng

rất nhanh gặp mưa lớn ở hạ du và triều cường thường gây lũ lụt trên diện rộng.

6

Hình 1.1 Bản đồ mạng lưới trạm KTTV trên lưu vực sông Lam

1.1.6 Đặc điểm khí hậu trên lưu vực sông

Lưu vực sông Lam nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa, trong năm

chịu ảnh hưởng của các hoàn lưu khí quyển sau:

- Khối không khí cực đới lục địa Châu Á biến tính mạnh khi di chuyển từ Bắc

về phía Nam bán cầu. Hoạt động của khối không khí này từ tháng XI tới tháng III

năm sau, gây nên thời tiết lạnh, khô vào các tháng mùa đông và mưa phùn.

- Khối không khí xích đạo Thái Bình Dương với hướng gió Đông Nam hoạt

động mạnh từ tháng V tới tháng X và mạnh nhất vào tháng IX, X. Đặc điểm của khối

không khí này là nóng ẩm mưa nhiều, gây nên nhiều nhiễu động thời tiết như bão, áp

thấp nhiệt đới. Những nhiễu động thời tiết có thể đơn thuần là một hình thế thời tiết

gây mưa hoặc tổ hợp nhiều hình thế thời tiết như bão và áp thấp, áp thấp nhiệt đới

kết hợp với không khí lạnh gây mưa lớn trên diện rộng tạo nên lũ lụt nghiêm trọng

trên lưu vực sông Lam.

- Khối không khí nhiệt đới Ấn Độ Dương với hướng gió Tây Nam hoạt động mạnh

vào các tháng V, VI, VII, VIII và mạnh nhất vào tháng VII. Khối không khí này

7

nóng và khô, ít mưa thường gọi là gió Tây Nam. Ảnh hưởng của gió Tây Nam đã

làm nhiệt độ không khí, nhiệt độ đất tăng rất nhanh. Nhiệt độ không khí đạt tới 40 -

420C, nhiệt độ đất đạt tới 50 - 600C. [10]

Nhân tố khí hậu kết hợp với yếu tố địa hình đã tạo nên sự phân hoá khí hậu

giữa các vùng khá sâu sắc. Phần phía Bắc và Đông Bắc của lưu vực mang đặc điểm

của vùng khí hậu chuyển tiếp từ Bắc Bộ và Trung Bộ. Với mùa mưa đến sớm hơn ở

phía Nam, lượng mưa tháng lớn nhất xảy ra vào tháng VIII, ba tháng có lượng mưa

lớn nhất là tháng VII, VIII, IX. Mùa lạnh nhiệt độ xuống thấp nhất là vào tháng I, về

phía Nam của lưu vực ảnh hưởng của các hoàn lưu phương Bắc yếu hơn, nhiệt độ

tăng dần, mùa mưa đến chậm hơn và kết thúc sớm, lượng mưa tháng lớn nhất xảy ra

vào tháng IX, ba tháng có lượng mưa lớn nhất là VIII, IX, X. Những vùng được bao

bọc bởi các dãy núi, ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc và gió mùa Tây Nam ít hơn

dần, lượng mưa năm khá nhỏ như vùng Cửa Rào, Khe Bố, có năm lượng mưa chỉ đạt

từ 500 - 700mm.

Những vùng có điều kiện địa hình thuận lợi cho việc đón gió (dạng phễu) đã

tạo nên những tâm mưa lớn trên lưu vực như vùng sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu, sông

Giăng với lượng mưa năm trung bình đạt 2.000 - 2.400mm.

a. Nhiệt độ

Mùa lạnh từ tháng XII tới tháng II và lạnh nhất là tháng I. Thời kỳ này lưu

vực ảnh hưởng chủ yếu của khối không khí cực đới lục địa Châu Á. Tuỳ theo sự

ảnh hưởng của khối không khí này tới các vùng trên lưu vực mà cho chế độ nhiệt

về mùa đông khác nhau. Vùng đồng bằng nhiệt độ trung bình cao hơn ở miền núi

(Bảng 1.3) Nhiệt độ trung bình tháng I tại đồng bằng cao hơn ở vùng núi thượng

nguồn sông Hiếu. Nhưng ở vùng thung lũng Cửa Rào nhiệt độ tháng I, II lại cao

hơn ở đồng bằng. Nguyên nhân chính là do vùng này được bao bọc bởi các dãy

núi cao làm hạn chế sự xâm nhập của gió mùa Đông Bắc, mùa đông trở nên ấm

hơn. Nhiệt độ tối thấp đạt 4oC ở Vinh (tháng I/1914), -0,5oC ở Quỳ Châu (I/1974),

1,7oC ở Cửa Rào tháng I/1974.

8

Mùa lũ từ tháng V tới tháng VIII với nhiệt độ trung bình tháng đạt từ 27 -

290C. Tháng nóng nhất là tháng VII do hoạt động mạnh của gió Tây Nam (Bảng 1.2).

Nhiệt độ cao nhất tuyệt đối đạt 42,1oC tháng VI/1912 tại Vinh, 42,7oC tháng V/1966

tại Cửa Rào, 42,1oC tháng V/1931 tại Tây Hiếu.

Bảng 1-2. Nhiệt độ không khí trung bình tháng, năm tại một số vị trí trên

lưu vực sông Lam [10]

Đơn vị: oC

Tháng

Năm

Trạm

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Quỳ Châu

16,6

17,9

20,9

24,4

27,0

27,8

27,9

27,1

26,0

23,8

20,6

17,6

23,1

Tây Hiếu

16,2

17,4

20,3

24,0

27,2

28,1

28,4

27,3

26,0

23,6

20,5

17,5

23,0

Cửa Rào

17,5

18,9

21,8

25,2

27,4

28,0

28,1

27,3

26,2

24,1

20,9

18,2

23,6

Con Cuông 17,0

18,1

20,9

24,7

27,5

28,3

28,7

27,0

26,3

24,0

21,0

18,1

23,5

Đô Lương

17,2

18,2

20,6

24,2

27,3

28,7

29,1

27,9

26,4

24,3

21,3

18,6

23,7

Vinh

17,0

17,9

20,3

24,1

27,7

29,2

29,6

28,7

26,8

24,4

21,6

18,9

23,9

Quỳnh Lưu 17,0

17,6

20,1

23,7

27,5

28,9

29,4

28,3

26,8

24,4

21,4

18,5

23,6

Hương Khê 17,0

18,1

20,3

24,6

27,5

28,5

29,0

27,7

25,9

23,7

20,7

18,2

23,5

b. Độ ẩm

Độ ẩm trung bình đạt thấp nhất vào tháng VII, cao nhất vào tháng II, III (Bảng 1.3)

Bảng 1-3. Độ ẩm không khí tương đối tháng, năm tại một số vị trí trên

Đơn vị: %

lưu vực sông Lam

Tháng

Năm

Trạm

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Quỳ Châu

87,0

85,0

83,0

85,0

88,0

87,0

86,0

Tây Hiếu

87,0

89,0

82,0

86,0

81,0

82,0

80,0

85,0

88,0

87,0

86,0

Cửa Rào

81,0

80,0

79,0

78,0

80,0

79,0

80,0

85,0

82,0

81,0

Con Cuông 89,0

89,0

85,0

81,0

78,0

84,0

87,0

88,0

87,0

86,0

Đô Lương 88,0

89,0

90,0

88,0

83,0

80,0

78,0

84,0

88,0

87,0

86,0

85,0

88,0

Vinh

89,0

91,0

99,0

88,0

82,0

76,0

74,0

80,0

87,0

86,0

89,0

85,0

Quỳnh Lưu 86,0

88,0

90,0

84,0

81,0

78,0

84,0

87,0

88,0

87,0

86,0

Hương Khê 91,0

91,0

90,0

86,0

80,0

78,0

74,0

81,0

87,0

88,0

89,0

85,0

9

c. Bốc hơi

Lượng bốc hơi năm đo bằng ống Piche toàn vùng dao động từ 700 – 1000 mm.

Vùng ven biển do tốc độ gió trung bình lớn hơn nên bốc hơi đạt cao hơn ở vùng núi.

(Bảng 1.4). Lượng bốc hơi đạt cao nhất vào tháng VII và nhỏ nhất vào tháng II.

Đơn vị: %

Bảng 1-4. Lượng bốc hơi háng, năm tại một số vị trí trên lưu vực sông Lam

Tháng

Năm

Trạm

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Quỳ Châu

43,0

40,9

52,7

72,5

85,6

78,8

79,0

57,3

50,4

49,7

46,7

47,3

704

Tây Hiếu

47,7

37,1

47,8

71,7 109,0 108,0 116,0 78,0

57,0

59,2

52,5

52,4

835

Cửa Rào

59,0

62,4

81,3

93,2 105,0 89,2

96,9

71,6

55,9

51,6

45,7

55,2

857

Con Cuông 43,8

39,9

52,7

74,4 103,3 102,1 116,8 82,1

55,2

50,5

44,5

47,6

813

Đô Lương

40,0

33,3

40,2

53,0

83,8 109,0 129,0 83,9

55,0

54,6

50,0

51,1

789

Vinh

39,4

28,9

35,5

54,1 110,0 155,0 180,0 121,0 65,6

59,9

54,7

50,5

954

Quỳnh Lưu 56,1

42,9

44,2

53,4 102,0 127,0 159,0 103,0 69,8

76,2

77,0

72,3

983

Hương Khê 40,4

34,3

42,3

68,5 126,0 143,0 188,0 122,0 66,7

59,3

52,3

47,0 1.007

d. Chế độ mưa

Lượng mưa trung bình nhiều năm trên lưu vực sông Lam biến động khá lớn

giữa các vùng.

- Từ 1.122  1.700 mm ở vùng ít mưa như Khe Bố, Mường Xén, Cửa Rào, hạ

sông Hiếu.

- Từ 1.800  2.500 mm ở vùng mưa vừa và lớn như thượng nguồn sông Hiếu,

vùng sông Giăng, khu giữa từ Cửa Rào - Nghĩa Khánh tới Dừa.

- Từ 2.200  2.400 mm ở vùng mưa trung bình như vùng sông Ngàn Phố,

Ngàn Sâu.

- Vùng đồng bằng ven biển lượng mưa năm đạt 1.800  1.900mm.

Tâm mưa lớn nhất nằm ở thượng nguồn sông Hiếu, thượng nguồn sông Ngàn

Phố, Ngàn Sâu.

10

Mùa mưa thay đổi theo từng vị trí của lưu vực. Thượng nguồn sông Cả, sông

Hiếu mùa mưa từ tháng V và kết thúc vào tháng X. Lượng mưa tháng lớn nhất vào

tháng VIII, ba tháng có lượng mưa lớn nhất là tháng VII, VIII, IX. Càng về phía

Nam mùa mưa muộn dần, bắt đầu từ tháng VI và kết thúc vào tháng X, XI. Tháng

có lượng mưa lớn nhất là tháng VIII, IX, X, như vùng sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu.

Cường độ mưa lớn nhất xảy ra khi có bão đổ bộ vào. Lượng mưa 1 ngày lớn

nhất có thể đạt 788mm (ngày 27/9/1978) và 3 ngày lớn nhất 958mm ở Đô Lương.

Lượng mưa 1 giờ cao nhất đạt 142mm trong trận mưa ngày 8/10/1965 tại Vinh.

Tháng VIII, IX, X dải hội tụ nhiệt đới dịch chuyển dần về phía Nam kết hợp

với các loại hình thế thời tiết gây mưa lớn như áp thấp nhiệt đới, bão đã tạo ra

những trận mưa lớn kéo dài từ 3 - 10 ngày gây lũ lớn trên các triền sông.

Lượng mưa hai tháng IX, X đạt tới 40% lượng mưa năm. Lượng mưa tháng

IX, X phân bố không đều trên lưu vực. Vùng đồng bằng chịu ảnh hưởng của mưa

do bão gây ra, lượng mưa hai tháng đạt 1.000 - 1.100mm. Càng về phía thượng lưu

dòng chính lượng mưa hai tháng giảm dần do ảnh hưởng ít của bão chỉ đạt 500 -

800mm.

Bảng 1-5. Đặc trưng lượng mưa tháng, năm tại một số vị trí trên lưu vực sông Lam

Đơn vị: mm

Tháng

Năm

Trạm

%

I

II

III

IV

V

VI VII VIII

IX

X

XI XII

Quỳ Châu

26,2 27,8 36,2 69,0 143,6 139,0 112,0 227,5 403,9 399,5 119,4 42,7 1.747

(%)

1,5

1,6

2,1

4,0

8,2

8,0

6,4

13,0 23,1 22,9

6,8

2,4

100

Tây Hiếu

40,0 27,6 48,1 102,9 199,0 148,6 120,8 231,9 408,6 412,2 130,1 38,9 1.909

(%)

2,1

1,4

2,5

5,4

10,4

7,8

6,3

12,1 21,4 21,6

6,8

2,0

100

Nghĩa Khánh

65,0 51,3 55,3 83,9 219,4 146,0 135,7 271,3 514,3 550,0 212,4 100,0 2.405

(%)

2,7

2,1

2,3

3,5

9,1

6,1

5,6

11,3 21,4 22,9

8,8

4,2

100

Sông Con

36,8 29,4 41,5 68,0 148,3 128,0 123,6 212,9 419,9 454,7 148,3 50,4 1.862

(%)

2,0

1,6

2,2

3,7

8,0

6,9

6,6

11,4 22,6 24,4

8,0

2,7

100

Mường Xén

41,0 33,2 41,2 61,5 125,1 122,0 97,0 216,1 464,3 552,3 179,2 69,6 2.003

(%)

2,0

1,7

2,1

3,1

6,2

6,1

4,8

10,8 23,2 27,6

8,9

3,5

100

11 Tháng

Năm

Trạm

%

I

II

III

IV

V

VI VII VIII

IX

X

XI XII

Cửa Rào

53,7 41,5 48,9 67,5 136,0 114,7 117,1 200,9 495,6 540,8 179,3 68,2 2.064

(%)

2,6

2,0

2,4

3,3

6,6

5,6

5,7

9,7

24,0 26,2

8,7

3,3

100

Con Cuông

77,9 60,8 53,1 66,4 145,2 120,6 115,2 222,5 541,7 578,1 240,4 82,1 2.304

(%)

3,4

2,6

2,3

2,9

6,3

5,2

5,0

9,7

23,5 25,1 10,4

3,6

100

Dừa

31,9 25,4 36,6 62,7 134,9 126,4 102,4 184,3 540,3 553,5 188,3 63,5 2.050

(%)

1,6

1,2

1,8

3,1

6,6

6,2

5,0

9,0

26,4 27,0

9,2

3,1

100

Đô Lương

26,2 27,8 36,2 69,0 143,6 139,0 112,0 227,5 403,9 399,5 119,4 42,7 1.747

(%)

1,5

1,6

2,1

4,0

8,2

8,0

6,4

13,0 23,1 22,9

6,8

2,4

100

Nam Đàn

65,0 51,3 55,3 83,9 219,4 146,0 135,7 271,3 514,3 550,0 212,4 100,0 2.405

(%)

2,7

2,1

2,3

3,5

9,1

6,1

5,6

11,3 21,4 22,9

8,8

4,2

100

Hoà Duyệt

36,8 29,4 41,5 68,0 148,3 128,0 123,6 212,9 419,9 454,7 148,3 50,4 1.862

(%)

2,0

1,6

2,2

3,7

8,0

6,9

6,6

11,4 22,6 24,4

8,0

2,7

100

Sơn Diệm

41,0 33,2 41,2 61,5 125,1 122,0 97,0 216,1 464,3 552,3 179,2 69,6 2.003

(%)

2,0

1,7

2,1

3,1

6,2

6,1

4,8

10,8 23,2 27,6

8,9

3,5

100

Linh Cảm

53,7 41,5 48,9 67,5 136,0 114,7 117,1 200,9 495,6 540,8 179,3 68,2 2.064

(%)

2,6

2,0

2,4

3,3

6,6

5,6

5,7

9,7

24,0 26,2

8,7

3,3

100

Chợ Tràng

77,9 60,8 53,1 66,4 145,2 120,6 115,2 222,5 541,7 578,1 240,4 82,1 2.304

(%)

3,4

2,6

2,3

2,9

6,3

5,2

5,0

9,7

23,5 25,1 10,4

3,6

100

Vinh

31,9 25,4 36,6 62,7 134,9 126,4 102,4 184,3 540,3 553,5 188,3 63,5 2.050

(%)

1,6

1,2

1,8

3,1

6,6

6,2

5,0

9,0

26,4 27,0

9,2

3,1

100

Nghi Xuân

26,2 27,8 36,2 69,0 143,6 139,0 112,0 227,5 403,9 399,5 119,4 42,7 1.747

(%)

1,5

1,6

2,1

4,0

8,2

8,0

6,4

13,0 23,1 22,9

6,8

2,4

100

Đại Lộc

40,0 27,6 48,1 102,9 199,0 148,6 120,8 231,9 408,6 412,2 130,1 38,9 1.909

(%)

2,1

1,4

2,5

5,4

10,4

7,8

6,3

12,1 21,4 21,6

6,8

2,0

100

Nguồn: [“Trung tâm KTTV TW”]

Nhìn chung lượng mưa giảm dần từ hạ du lên thượng nguồn. Vùng mưa lớn

thường tập trung ở trung lưu sông Cả.

12

1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội trên lưu vực sông Lam

1.2.1 Tình hình dân cư

Tổng số dân trên lưu vực là 3.800.000 người, chiếm 84,59% dân số của cả

hai tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh. Tốc độ tăng dân số bình quân là 1,98%/năm, cơ cấu

dân số là 20% dân đô thị và 80% ở vùng nông thôn. Số dân trong độ tuổi lao động

chiếm 45% dân số, được phân chia theo các ngành nghề như sau: Nông nghiệp

69%, công nghiệp 12%, giáo dục đào tạo 3,5%, xây dựg 3,26%, lâm nghiệp quốc

doanh 1,16%, giao thông 1,0% còn lại là các ngành nghề khác. Nguồn nhân lực dồi

dào với giá nhân công thấp là một lợi thế để thu hút đầu tư và tham gia vào lực

lượng lao động xuất khẩu của cả nước.

1.2.2 Tình hình phát triển kinh tế trên lưu vực sông Lam

- Tốc độ tăng trưởng bình quân, khá đồng đều giữa các vùng trên lưu vực sông

- Nông lâm ngư nghiệp phía Nam lưu vực sông có tốc độ tăng trưởng cao hơn ở phía

Bắc từ 1,27-1,38 lần

- Công nghiệp thì ngược lại, tốc độ tăng trưởng của Nghệ An cao hơn so với Hà Tĩnh

1,2 lần

- Dịch vụ tăng cao từ 1,05-1,07 lần (Bảng 1.6)

Bảng 1-6. Cơ cấu kinh tế của các tỉnh trên lưu vực sông Lam

Đơn vị %

Năm 2010

Năm 2020

Tốc độ

Tỉnh

Công

Nông

Công

Nông

Tăng

Dịch vụ

Tăng

nghiệp

trưởng

Nghệ An

8,5÷9,5

30÷31

44÷45

24÷26

10,5

45÷46

36÷38

17÷18

Hà Tĩnh

8-9

23÷25

43÷41

Nguồn: [“Viện KTTV”]

- So với thời kỳ trước năm 2010, những năm gần đây: Mức độ tăng trưởng cao hơn

từ 1,17-1,29 lần; trong đó tập trung chủ yếu vào ngành công nghiệp và dịch vụ.

- Việc tăng trưởng mạnh mẽ về công nghiệp và dịch vụ là những nhân tố tác động

đến diễn biến lũ trên lưu vực sông.

13

1.2.3 Mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội đến năm 2020

Kinh tế Nghệ An, Hà Tĩnh cũng nằm trong khung phát triển kinh tế của cả

nước.

Tỉnh Nghệ An dự kiến thu nhập bình quân đầu người đến năm 2020 là 2000

USD. Hà Tĩnh là 1.525 USD. Về định hướng Nghệ An sẽ trở thành trung tâm kinh

tế - văn hoá của vùng Bắc Trung Bộ. Việc tăng trưởng kinh tế này còn phụ thuộc

vào nhiều yếu tố: Xã hội, tự nhiên, cơ sở hạ tầng và chính sách phát triển kinh tế

của từng tỉnh. Nhưng rõ ràng để phát triển kinh tế bền vững thì rất cần thiết phải có

nhiều giải pháp, trong đó có giải pháp phòng chống giảm nhẹ thiên tai do lũ cho lưu

vực sông Lam.

1.3 Nhận xét

- Vị trí địa lý lưu vực sông Lam khá thuận lợi để khi có Bão đổ bộ, gây mưa

lớn, sinh lũ cho lưu vực trung và hạ lưu sông Lam.

- Địa hình phía Tây của lưu vực sông tiếp giáp dãy Trường Sơn có độ cao

cao nhất và thấp dần ra phía Biển, đồng thời bị chia cắt mạnh đã tạo ra thế nằm

nghiêng như một bề mặt hứng nước, tạo thuận lợi khi có mưa lớn sinh lũ gây ngập

lụt hạ lưu.

- Với điều kiện địa lý, khí hậu riêng biệt đồng thời chịu ảnh hưởng của Bão

và các hình thế thời tiết gây mưa - lũ lớn thì cần thiết có nghiên cứu sâu về đặc điểm

lũ trên lưu vực sông, từ đó là cơ sở để cảnh báo ngập lụt cho hạ lưu sông Lam.

14

Chương 2: ĐẶC ĐIỂM LŨ VÀ NGẬP LỤT LƯU VỰC SÔNG LAM

2.1 Nguyên nhân hình thành lũ trên lưu vực sông Lam.

Dạng hình thế thời tiết gây mưa lớn ở hạ du sông Lam có thể tóm tắt một số

dạng như sau:

- Mưa lớn do không khí lạnh phía Bắc tràn xuống kết hợp với rãnh thấp phía Tây.

Loại mưa này xảy ra vào đầu mùa hè.

- Bão liên tiếp đổ bộ vào trong thời gian ngắn.

- Bão tan thành áp thấp nhiệt đới gây mưa lớn trên diện rộng.

- Không khí lạnh kết hợp với dải hội tụ nhiệt đới.

- Áp thấp nhiệt đới di chuyển lên phía Bắc Tây Bắc gặp không khí lạnh tăng cường

gây mưa lớn trên diện rộng, loại hình thế này thường gây lũ lớn.

Những hình thế thời tiết hoặc xuất hiện độc lập hoặc tổ hợp nhiều hình thế thời tiết

gây mưa đã xuất hiện trên lưu vực gây lũ lớn hoặc đặc biệt lớn ở hạ du sông Lam.

Hậu quả của nó là những trận lũ lụt nghiêm trọng vào tháng IX/1978, X/1988,

IX/2002; X/2010

Khi bão, áp thấp nhiệt đới đổ bộ trực tiếp vào lưu vực sông thì ở Nghệ An,

Hà Tĩnh có mưa rất lớn kéo dài 1 - 3 ngày. Lượng mưa trận đạt 50 - 60% lượng

mưa năm.

- Lượng mưa phụ thuộc hướng di chuyển của Bão. Nếu bão di chuyển vào từ phía

Nam của Nghệ An thì mưa lớn xảy ra ở sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu như cơn bão số 2

đổ bộ vào Đà Nẵng di chuyển lên phía Bắc gây ra mưa lớn 25/V/1989 tại sông

Ngàn Phố, Ngàn Sâu gây lũ đặc biệt lớn.

15

Hình 2.1: Tổng lượng mưa trung bình nhiều năm

Qua (hình 2.1), ta thấy lượng mưa phân bố không đều theo không gian, phân

bố lớn dần từ Nam ra Bắc và từ Đông sang Tây.

+ Phân phối mưa năm theo mùa:

+ Phân phối mưa năm theo tháng:

Hình 2.2: Lượng mưa trung bình năm và mùa lũ trên lưu vực sông Lam

Vùng trung, hạ du sông Lam mùa mưa dịch chuyển dần bắt đầu từ tháng VI và kết

thúc vào tháng X, XI. Tháng có lượng mưa lớn nhất là tháng VIII, IX, X. Càng dần

16

về phía nam của lưu vực mùa mưa bắt đầu từ tháng VIII và kết thúc tháng X như

vùng sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu.

Mùa mưa có xu hướng chậm dần từ Bắc vào Nam từ thượng nguồn về hạ du.

Trong mùa mưa thường xuất hiện 2 đỉnh cực trị. Tháng V, VI do hoạt động mạnh

gió mùa Tây Nam và gió Tín Phong Bắc bán cầu. Sự hội tụ giữa hai luồng gió này

gây nên mưa tiểu mãn vào tháng V, VI gây lũ tiểu mãn trong mùa mưa. Tổng lượng

mưa hai tháng này có vùng chiếm tới 20% lượng mưa năm ở các trạm thượng

nguồn sông Cả, Ngàn Phố, Ngàn Sâu. Trận lũ tiểu mãn lớn như tháng V/1943,

tháng V/1989. Đặc biệt là trận mưa tháng V/1989 gây lũ lịch sử trên sông Ngàn

Phố. Lượng mưa 1 ngày max đạt 483mm ngày 26/V/1989 tại Kim Cương, 296mm

ngày 26/V/1989 tại Hoà Duyệt.

Sang tháng VIII, IX, X dải hội tụ nhiệt đới dịch chuyển dần về phía Nam kết

hợp với các loại hình thế thời tiết gây mưa lớn như áp thấp nhiệt đới, bão đã tạo ra

những trận mưa lớn kéo dài từ 3  10 ngày gây lũ lớn trên các triền sông.

Lượng mưa hai tháng IX, X đạt tới 40% lượng mưa năm. Lượng mưa tháng IX, X

phân bố không đều trên lưu vực. Biến động lượng mưa theo thời gian khá mạnh mẽ.

2.2. Diễn biến lũ theo không gian

2.2.1 Mực nước lũ

Thượng nguồn sông Lam tại Cửa Rào mực nước lũ lớn nhất vào VIII/1973

với Hmax = 76,3m. Từ Dừa trở về hạ du mực nước lũ lớn nhất xuất hiện trận lũ tháng

IX/1978 với Hmax = 19,71m tại Đô Lương. Tại Nam Đàn mực nước lũ lớn nhất thực

đo là 9,64m, Bến Thủy 5,68m vào IX/1978.

Trên sông Hiếu mực nước lũ lớn nhất đạt Hmax = 80,05m vào ngày 14/X/1988 tại

Quỳ Châu.

Trên sông Ngàn Phố tại Sơn Diệm mực nước lớn nhất là 15,82 m vào ngày

20/IX/2002. Trên sông Ngàn Sâu tại Hòa Duyệt, mực nước lớn nhất là vào năm

1960 với Hmax = 12,74m ngày 5/X, tiếp đến là trận lũ năm 2002 với Hmax = 11,78m

ngày 20/IX. Mực nước lớn nhất tại Linh Cảm trên sông La xuất hiện vào năm 1978

với Hmax = 7,83m ngày 29/IX tiếp đến là trận lũ năm 2002, Hmax = 7,7m ngày 21/ IX

17

Bảng 2-1: Mực nước lũ thực đo tại một số vị trí

Đơn vị : m

TT Trạm Sông Thời gian Hmax (m)

76,3 27/VIII/1973 1 Cửa Rào Cả

2 Dừa Cả 24,98 18/X/1988

3 Đô Lương Cả 19,71 28/IX/1978

4 Yên Thượng Cả 12,38 28/IX/1978

5 Nam Đàn Cả 9,64 29/IX/1978

6 Bến Thủy Cả 5,68 28/IX/1978

7 Cửa Hội Lam 4,71 13/X/1989

8 Quỳ Châu Hiếu 80,05 14/X/1988

9 Sơn Diệm Ngàn Phố 15,82 20/IX/2002

10 Hòa Duyệt Ngàn Sâu 12,74 5/X/1960

11 Linh Cảm La 7,83 29/IX/1978

Nguồn: [“Trung tâm Dự báo KTTV TW”]

Thống kê theo trận lũ lớn nhất đã xảy ra (Bảng 2.1) cho thấy:

- Mực nước lũ lớn nhất vùng trung lưu trên sông Cả xảy ra từ trận lũ tháng

IX/1978 nhưng vùng thượng nguồn sông Cả là lũ tháng VIII/1973.

- Mực nước lũ lớn nhất trên sông Ngàn Phố tại Sơn Diệm là trận lũ tháng

IX/2002 trong khi đó trên sông Ngàn Sâu tại Hòa Duyệt là trận lũ tháng X/1960

2.2.2 Lưu lượng lũ

Trên dòng chính sông Lam tại Cửa Rào lưu lượng lũ lớn nhất trung bình

nhiều năm đạt 2190 m3/s. Lũ lớn nhất là vào năm 1973 với lưu lượng đỉnh lũ đạt

là 5690 m3/s tiếp theo là các trận lũ 1963 với Qmax = 5350 m3/s ngày 25/VII/1963,

trận lũ năm 1980 với Qmax = 4600 m3/s ngày 17/IX/1980, trận lũ năm 1988 với Qmax

= 3890 m3/s ngày 18/X/1988. Trận lũ tháng IX/1978 đạt 2560 m3/s ngày

28/IX/1978.

18

Trên sông Hiếu tại Quỳ Châu, số liệu quan trắc lưu lượng lũ trung bình đạt

1470 m3/s. Lưu lượng lũ lớn nhất tại Quỳ Châu xảy ra vào 14/X/1988 với Qmax =

2870m3/s, tiếp theo các trận lũ năm 1980 Qmax = 2730 m3/s ngày 7/IX/1980, lũ năm

1966 Qmax = 2530 m3/s, lũ năm 1991 với Qmax = 2430 m3/s ngày 18/VIII, lũ năm

1962 với Qmax = 2410 m3/s ngày 28/IX.

Lưu lượng lũ lớn nhất tại Dừa 10200 m3/s ngày 28/IX/1978, tiếp theo là trận

lũ năm 1988 với Qmax = 8840 m3/s ngày 18/X/1988, trận lũ 1963 Qmax = 8630 m3/s

ngày 26/7/1963, trận lũ 1973 Qmax = 7300 m3/s ngày 27/VIII/1973.

Như vậy, ở thượng nguồn sông Cả lũ năm 1973 có lưu lượng lũ lớn nhất

nhưng tại Dừa có sự nhập lưu của sông Hiếu, lũ năm 1973 còn có đỉnh lũ thấp hơn

đỉnh lũ vào các năm 1978, 1988, 1963.

Trên sông Giăng, dòng chảy lũ trung bình nhiều năm tại Thác Muối là 1190

m3/s. Lũ lớn nhất tại Thác Muối là vào năm 1974 với Qmax = 5150 m3/s.

Tại Yên Thượng có sự gia nhập của lượng nước khu giữa đặc biệt là lượng

nước lũ của lưu vực sông Giăng. Lưu lượng lũ lớn nhất trung bình đạt 4110 m3/s.

Lưu lượng lũ lớn nhất hoàn nguyên tại Yên Thượng là 13180 m3/s ngày

28/IX/1978, tiếp theo là các trận lũ tháng X/1988 với Qmax = 10280 m3/s ngày

19/X/1988, trận lũ năm 1996 với Qmax = 6210 m3/s ngày 25/IX/1996.

Biến động dòng chảy lũ trên dòng chính sông Lam khá lớn, tại Cửa Rào năm

1973 Qmax = 5690 m3/s, năm lũ nhỏ nhất Qmax= 634 m3/s ngày 4/VII/1998, năm

1976 không có bão đổ bộ ảnh hưởng, Qmax = 1190 m3/s ngày 14/VIII/1976. Tại

Dừa, năm có lưu lượng lũ nhỏ nhất đạt 862 m3/s ngày 4/VII/1998 lũ trên các sông

nhánh lớn.

Trên sông Ngàn Phố tại Sơn Diệm lưu lượng lũ lớn nhất trung bình nhiều

năm đạt 1730 m3/s. Lũ đạt trị số lớn nhất là vào tháng IX/2002 với Qmax = 5200

m3/s. Sau đó là các trận lũ tháng V/1989 với Qmax = 4400 m3/s ngày 26/V. Năm

1960 có Qmax = 3820 m3/s, vào tháng X/1988 Qmax = 3820 m3/s và tháng IX/1978

với Qmax = 3630 m3/s.

19

Trên sông Ngàn Sâu tại Hòa Duyệt, lũ lớn nhất trung bình nhiều năm là 1890

m3/s. Lũ lớn nhất là trận lũ năm 1960 với Qmax = 3880 m3/s, tiếp theo là các trận lũ

1979, 1983, 1978 và 2002. Lũ năm 2002 trên sông Ngàn Sâu tại Hòa Duyệt xét về

độ lớn Qmax chỉ ở vị trí thứ 5 sau các trận lũ 1960, 1979, 1983, 1978 trong khi đó

trên sông Ngàn Phố tại Sơn Diệm, lũ lớn nhất xảy ra vào tháng 9/2002.

Năm 1973 là năm xảy ra lũ lớn nhất ở thượng nguồn sông Cả, mực nước lớn

nhất đạt tới 57,34m tương ứng với lưu lượng là 5690 m3/s ngày 27/VIII/1973 và

tổng lượng lũ 7 ngày max 1590.106m3 chiếm 65,7 % tổng lượng lũ 7 ngày tại Dừa

và 62,5% lượng lũ 7 ngày tại Yên Thượng. Trong khi đó bên sông Hiếu tại Nghĩa

Khánh, trận lũ tương ứng chỉ chiếm 27,2% lượng lũ 7 ngày tại Dừa và 24,7% tổng

lượng lũ 7 ngày tại Yên Thượng. Thành phần lượng lũ khu giữa từ Cửa Rào, Nghĩa

Khánh tới Dừa chiếm tỷ lệ 10,9% lượng lũ 7 ngày tại Dừa 9,5% lượng lũ 7 ngày tại

Yên Thượng.

Tháng IX/1978 lũ lớn nhất tại Cửa Rào chỉ ở mức trung bình. Mực nước lũ

của năm này còn thấp hơn mực nước lũ của các năm 1962, 1963, 1971, 1972, 1980,

1988. Lưu lượng lớn nhất tại Cửa Rào là 2560m3/s tương ứng với mực nước 51,09m

ngày 28/IX/1978. Tổng lượng lũ 7 ngày lớn nhất là 734.106m3 chiếm 24% tổng

lượng lũ 7 ngày tương ứng tại Dừa và 14,6% tổng lượng lũ 7 ngày lớn nhất tại Yên

Thượng. Bên sông Hiếu tại Nghĩa Khánh trận lũ này có tổng lượng lũ 7 ngày khá

lớn đạt 800.106m3 chiếm 26,1% tổng lượng lũ tại Dừa, 15,9% tổng lượng lũ 7 ngày

tại Yên Thượng. Thành phần lượng lũ ở khu giữa từ Cửa Rào, Nghĩa Khánh tới Dừa

chiếm tỷ lệ 49,9% lượng lũ 7 ngày tại Dừa và 30,5% lượng lũ 7 ngày lớn nhất ở

Yên Thượng.

Tại Cửa Rào X/1988 lưu lượng lũ lớn nhất là 3890 m3/s và tổng lượng lũ 7

ngày lớn nhất đạt tới 1403.106m3. Trận lũ này tại Cửa Rào thuộc loại lớn nhưng còn

thấp hơn mực nước lũ tháng VII/1963, tháng VIII/1973, tháng IX/1980. Thành phần

lượng lũ 7 ngày tại Cửa Rào chiếm 37,7% lượng lũ 7 ngày tại Dừa và chiếm 28,6%

lượng lũ 7 ngày tại Yên Thượng. Tại Nghĩa Khánh bên sông Hiếu trận lũ tháng

20

X/1988 có tổng lượng lũ 7 ngày là 1527.106m3 chiếm 41,1 % tổng lượng lũ 7 ngày

tại Dừa và chiếm 31,1% tổng lượng lũ 7 ngày tại Yên Thượng.

Về lưu lượng lũ lớn nhất tại Nghĩa Khánh trên sông Hiếu được xếp theo thứ

tự như sau: lớn nhất là lũ 1962, rồi đến lũ tháng IX/1978, tháng X/1988. Về tổng

lượng lũ 7 ngày lớn nhất là trận lũ tháng 10/1988 sau đó là trận lũ tháng IX/1962,

tháng IX/1978.

Từ Dừa tới Yên Thượng thường có lượng mưa lớn, dòng chảy được tăng lên

do sự nhập lưu của các sông suối nhất là sông Giăng. Thành phần lượng lũ 7 ngày

tương ứng với lượng lũ 7 ngày lớn nhất ở Yên Thượng chiếm tỷ lệ trung bình là

23,4% lượng lũ 7 ngày lớn nhất ở Yên Thượng. Tỷ lệ tham gia về lượng lũ này xấp

xỉ tỷ lệ lượng lũ 7 ngày của sông Hiếu tại Nghĩa Khánh mặc dù diện tích của nó nhỏ

hơn nhiều. Khu vực này nằm trong vùng mưa lớn và chịu ảnh hưởng mạnh của bão,

lượng mưa một ngày có cường độ rất lớn đạt tới 782 mm tại Đô Lương, 684 mm tại

Dừa trong trận mưa bão tháng IX/1978. Lượng mưa lớn tập trung trong thời gian

ngắn xảy ra trên diện rộng đã tạo nên những con lũ lớn ở khu giữa tập trung rất

nhanh về dòng chính đã làm cho mực nước lũ lên rất nhanh. Thời gian truyền lũ từ

Dừa tới Đô Lương, từ Đô Lương tới Yên Thượng rút ngắn lại so với thời gian

truyền lũ trung bình gây khó khăn cho việc chống lũ.

Tại Thác Muối trên sông Giăng, lưu lượng lớn nhất thực đo trong trận lũ

tháng IX/1978 là 5150 m3/s và tổng lượng lũ 7 ngày lớn nhất trong trận lũ tháng

IX/1978 lên tới 802.106m3 chiếm tới 20% tổng lượng lũ 7 ngày lớn nhất tại Yên

Thượng trong trận lũ này. Tại Thác Muối thành phần lượng lũ 7 ngày tương ứng với

7 ngày lớn nhất của Yên Thượng chiếm tỷ lệ trung bình là 9,1% tổng lượng lũ 7

ngày tại Yên Thượng.

Qua Yên Thượng nước lũ chảy về vùng đồng bằng hạ du sông Cả. Những

năm lũ lớn như trận lũ tháng IX/1978, tháng X/1988 đã gây ra tình trạng ngập úng

lớn, do khả năng thoát lũ lòng sông có hạn, do sự gặp gỡ lũ lớn bên sông La và do

ảnh hưởng của triều cường.

Ở hạ du sông Cả, nước lũ không chỉ phụ thuộc vào lũ dòng chính sông Cả

mà còn phụ thuộc vào nước lũ sông La.

21

Sông La là hợp lưu giữa hai sông nhánh Ngàn Phố và Ngàn Sâu. Xét về thứ tự

xuất hiện lưu lượng nước lũ lớn nhất, tại Sơn Diệm trên sông Ngàn Phố mực nước

lũ lớn nhất xảy ra vào các năm 2002, 1989, 1960, 1988, 1978, 1983. Trên sông

Ngàn Sâu tại Hòa Duyệt xảy ra vào các năm 1960, 1979, 1983, 1978, 2002.

Trên cơ sở tài liệu thực đo về dòng chảy của các trận lũ điển hình tại 11 vị trí

(Mường Xén, Dừa, Đô Lương, Yên Thượng, Nam Đàn, Sơn Diệm, Hòa Duyệt,

Linh Cảm, Chợ Tràng) giai đoạn 1960 – 2013 ta thấy các trận lũ xảy ra gây ngập lụt

nghiêm trọng trên các lưu vực sông Cả, Hiếu, La, Lam có thời kì lụt và cường độ là

khác nhau. Sự phân bố và diễn biến xảy ra là không đồng nhất về số lượng cũng

như năm xuất hiện, ví dụ như:

- Trên sông Cả tại Dừa, Yên Thượng, Nam Đàn, lũ năm 1978 là lũ lớn nhất

trong khi đó tại Mường Xén lũ năm 1978 chỉ là lũ lớn thứ 3 sau trận lũ năm 2005 và

1973, trên sông Hiếu lũ năm 1978 không phải là lũ lớn nhất.

- Trên sông La, tại Linh Cảm lũ năm 1978 là lũ lịch sử, tại Sơn Diệm trên

sông Ngàn Phố, lũ năm 1978 chỉ là lũ lớn thứ 2 sau lũ lịch sử năm 2002, tại Hòa

Duyệt trên sông Ngàn Sâu, lũ năm 1978 không thuộc một trong 5 trận lũ lớn nhất.

- Trên sông Cả, tại Dừa những năm lũ lớn nhất: 1963, 1973, 1978, 1980 và

1988, những trận lũ lớn đều là lũ kép, trong đó lũ năm 1978 là lũ lớn nhất với lưu

lượng đỉnh lũ đạt 10.200 m3/s. Đỉnh sau cao hơn đỉnh trước nhiều lần, độ dốc rất

lớn. Tại Yên Thượng những năm lũ lớn nhất: 1973, 1978, 1980 1988 và 1996, đôi

khi cũng xuất hiện lũ kép

- Lũ lớn nhất xảy ra trên các sông như sau: Thượng nguồn sông Cả (phần lớn

diện tích ở bên Lào) xảy ra năm 2011; sông Cả năm 1978; sông Hiếu, thượng nguồn

năm 2007, hạ nguồn năm 1962; sông Ngàn Phố năm 2002 và sông Ngàn Sâu năm

2010. Lũ lịch sử trên các sông xảy ra lệch pha nhau.

Cũng tương tự như thời kì lụt, biên độ lũ trên sông Lam biến đổi khá lớn

(khoảng 9 m), tuy nhiên có những trận lũ lớn, có thể lên đến trên 11m như trận lũ

tháng IX/2002 tại Chu Lễ trên sông Ngàn Sâu, đặc biệt có trận lũ biên độ lũ rất cao

lên đến 13,56 m như trận lũ tháng VIII/2007 tại Chu Lễ. Cường suất lũ lên lớn, có

khi đến trên 2 m/giờ ở nhiều nơi cùng trong trận lũ trên cùng một sông. Chẳng hạn

22

như trận lũ tháng VIII/2007 trên sông Ngàn Sâu, tại trạm Chu Lễ và Hòa Duyệt có

cường suất lũ lên lớn nhất đều trên 2 m/giờ.

2.3. Diễn biến lũ theo thời gian

Lũ sông Lam có thể chia làm hai thời kỳ lũ chính là lũ tiểu mãn và lũ chính

vụ. Lũ tiểu mãn vào khoảng tháng V, VI do hoạt động mạnh của tín phong bắc bán

cầu và gió mùa Tây Nam. Lũ chính vụ vào khoảng tháng IX, X, XI do hoạt động

của các hình thế thời tiết gây mưa lớn.

Thời gian bắt đầu, kết thúc mùa lũ và thời gian xuất hiện lũ lớn trên dòng

chính sông Lam và các dòng nhánh là khác nhau.

Trên dòng chính sông Lam mùa lũ bắt đầu từ tháng VII, vào tháng VI có thể có lũ

tiểu mãn, ở thượng nguồn kết thúc vào tháng XI, ở trung lưu kết thúc vào tháng XI.

Lũ lớn nhất thường xuất hiện vào tháng VIII ở thượng nguồn, tháng IX ở trung lưu

và hạ lưu.

Sông Hiếu mùa lũ bắt đầu từ tháng VIII, kết thúc vào tháng XI. Lũ lớn nhất

thường xuất hiện vào tháng X.

Sông La mùa lũ bắt đầu từ đầu tháng IX, kết thúc vào tháng XI, có thể kết

thúc muộn vào tháng XII. Lũ lớn nhất thường xuất hiện vào cuối tháng IX hoặc đầu

tháng X.

Bảng 2.2: Khả năng xuất hiện lũ vào các tháng trong năm trên lưu vực sông Lam

TT Trạm VII VIII IX XI XII X Sông VI

Cửa Rào 17,6 52,9 23,5 Lam 6,0 1

Dừa 3,45 6,9 17,4 37,9 31,03 3,45 Lam 2

Thác Muối Giăng 6,25 12,5 43,8 18,8 18,8 3

4 Nghĩa Khánh 3,57 17,9 35,7 32,1 10,7 Hiếu

Yên Thượng 5,0 15,0 45,0 25,0 10,0 Lam 5

Bến Thủy 3,57 28,6 50,0 14,3 3,57 Lam 6

Sơn Diệm Ngàn Phố 3,84 3,84 50,0 30,7 11,54 7

Hòa Duyệt Ngàn Sâu 3,45 10,34 37,9 41,4 6,89 8

Linh Cảm La 7,42 37,03 44,4 11,1 9

Nguồn: [“Trung tâm Dự báo KTTV TW”]

23

Qua phân tích những trận lũ xảy ra trong gần 40 năm lại đây cho ta thấy, có

19 năm mực nước lũ lớn nhất tại Nam Đàn trùng với mực nước lũ lớn nhất tại Linh

Cảm trên sông Lam (đạt tần suất xấp xỉ 50%). Thời gian lũ kéo dài có liên quan đến

hình thế thời tiết gây mưa, phân bố mưa theo thời gian, khả năng thoát lũ do cơ sở

hạ tầng, triều cường và cả tác động lũ lớn trên sông Lam. Lũ lớn nhất thường xuất

hiện vào tháng IX trên sông Ngàn Phố, tháng X trên sông Ngàn Sâu. Do mức độ tập

trung lũ và khả năng xảy ra lũ lớn nhất ở các vùng không đồng thời đã phần nào

giảm bớt được nguy cơ gây lũ lớn ở hạ du. Tuy nhiên, cũng có những năm, do mưa

bão lớn trên diện rộng, lũ đặc biệt lớn xảy ra đồng đều trên toàn bộ hệ thống sông

như năm 1978. Mực nước lũ tại Linh Cảm trên sông Lam không chỉ phụ thuộc vào

nước lũ các sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu đổ về mà còn chịu ảnh hưởng nước vật của

lũ sông Cả. Trong trường hợp lũ dòng chính sông Cả xuất hiện đồng bộ với lũ các

sông bên hệ thống sông Lam thì mực nước lũ ở Linh Cảm rất cao như các năm

1978, 1960, 1988, 1983, 2010.

Theo thống kê các trận lũ từ mức BĐ2 trở lên trong vòng 40 năm trở lại đây

cho ta thấy, thời gian duy trì lũ ở mức cao (trên BĐ3) trung bình ở thượng lưu ngắn,

chỉ khoảng 6 - 12 giờ; ở hạ lưu: 1 - 2 ngày (tại Nam Đàn) và 1 ngày (tại Linh Cảm).

Tuy nhiên, trong những trận lũ đặc biệt lớn thì thời gian duy trì lũ trên BĐ3 cũng

khá dài, như trận lũ lịch sử năm 1978 tại Nam Đàn và Linh Cảm kéo dài tới 5 ngày;

trận lũ năm 1988 kéo dài tới 8 ngày tại Nam Đàn và 4 ngày tại Linh Cảm… Đặc

tính chung, lũ lớn nhất trong năm ở vùng hạ du thường xuất hiện muộn hơn so với

đỉnh lũ năm ở thượng nguồn khoảng một tháng. Càng về hạ du lòng sông được mở

rộng, nước lũ bị điều tiết mạnh, do ảnh hưởng của thuỷ triều nên thời gian duy trì

đỉnh lũ kéo dài, thời gian nước rút chậm, thời gian duy trì mực nước lũ ở mực nước

cao lâu hơn ảnh hưởng tới việc bảo vệ đê và sản xuất nông nghiệp.

2.4 Tổ hợp lũ trên lưu vực sông Lam

a. Trận mưa lũ lớn tháng IX năm 1978.

Đây là trận lũ kép lịch sử với hai đỉnh ở hạ du lưu vực sông Lam.

24

Đợt lũ thứ nhất: Từ ngày 17 – 18/IX, lũ trên các sông bắt đầu lên và đạt đỉnh vào

các ngày từ 21 - 23/IX. Cường suất trung bình từ 3 - 6cm/h, riêng sông Ngàn Phố

lên nhanh hơn với cường suất trung bình từ 19 - 25cm/h. Biên độ lũ lên trên sông

Ngàn Phố là 7,28m, các sông khác từ 4,0 - 6,0m. Trên sông Ngàn Sâu, Ngàn Phố

xuất hiện đỉnh vào ngày 21, hạ lưu sông La xuất hiện ngày 23. Đỉnh lũ tại Nam

Đàn: 7,98m, cao hơn báo động 3 (BĐ3) là 0,08m; sông La tại Linh Cảm: 5,95m,

trên BĐ2: 0,45m. Mặc dù lũ trên sông Ngàn Sâu, Ngàn Phố đã xuống từ trưa ngày

21, thời gian chảy truyền từ Hòa Duyệt và Sơn Diệm về Linh Cảm trung bình là 9 -

12h nhưng đến tận ngày 23, mực nước tại Linh Cảm mới đạt đỉnh, như vậy có sự

dồn ứ nước từ Nam Đàn sang Linh Cảm.

Đợt thứ 2: Lũ trên sông Cả - La chưa kịp rút trong trận lũ đợt đầu lại được bổ sung

thêm đợt lũ thứ 2. Cường suất lũ lên trung bình của đợt lũ thứ 2 tại Nam Đàn:

4,8cm/h, tại Linh Cảm: 5,1cm/h; cường suất lũ lên lớn nhất tại Nam Đàn: 20cm/h,

tại Linh Cảm: 22cm/h. Đỉnh lũ đợt sau lớn hơn đợt trước. Đỉnh lũ tại Nam Đàn:

10,38m (hoàn nguyên), trên BĐ3: 2,48m; tại Sơn Diệm: 14,06m, trên BĐ3: 1,06m;

tại Hòa Duyệt: 11,40m, trên BĐ3: 0,90m; tại Linh Cảm: 7,75m, trên BĐ3: 1,25m

(Bảng 2.5, hình 2.3). Lưu lượng lũ lớn nhất thực đo tại Yên Thượng 9.000m3/s, tại

Sơn Diệm: 3.630m3/s, tại Hoà Duyệt: 2.880m3/s. Mực nước tại Bến Thuỷ thực đo

5,08m, hoàn nguyên 6,16m, tại Cửa Hội là 2,14m.

Trên lưu vực sông Lam, tại Sơn Diệm (Ngàn Phố) và Hòa Duyệt (Ngàn Sâu),

trận lũ năm 1978 không phải là trận lũ lớn, mực nước đỉnh lũ tại Hòa Duyệt là

11,40m, tương ứng với tần suất 16,67%, thấp hơn đỉnh lũ năm 2002, 2007, 2010; tại

Sơn Diệm: 14,05m, tương ứng với tần suất: 13,89%, thấp hơn đỉnh lũ năm 2002,

1988; nhưng mực nước tại Linh Cảm thì lại lớn nhất trong chuỗi năm đo đạc (Hmax

= 7,75m, ứng với tần suất: 2,78%), và mực nước tại Nam Đàn cũng lớn nhất trong

chuỗi năm đo đạc (Hmax= 10,38m, tương ứng với tần suất 2,78%), điều này chứng

tỏ có sự dồn ứ nước từ hạ lưu lên.

25

Bảng 2.3 Đặc trưng trận lũ từ 15-29/IX/1978

So sánh cấp

Chân lũ

Đỉnh lũ

H Tlên

Ilêntb

BĐ

Sông

Trạm G.N.T Hc G.N.T Hđ

(cm)

(giờ) (cm/h)

(m)

(cm)

Cả

Nam Đàn 07h/17 380 07h/23 798

418

144

3 >III(0,08)

17h/26 682 04h/29 1038

282

59

5 >III(2,48)

Ngàn Phố Sơn Diệm 19h/16 483 01h/18 1225

742

30

25 09h/20 779 08h/21 1211

432

22

19

>II(0,61)

07h/26 614 07h/27 1406

792

24

33

>III(1,06)

Ngàn Sâu Hòa Duyệt 07h/17 480 14h/21 1086

606

103

6

>III(0,36)

11h/26 704 17h/28 1140

436

54

8

>III(0,90)

Lam

Linh Cảm 14h/17 191 07h/23 595

404

137

3

>II(0,45)

13h/26 469 01h/29 775

306

60

5

>III(1,25)

Hình 2.3: Quá trình mưa, lũ từ ngày 16-29/IX/1978 tại các trạm trên lưu vực sông Lam

b. Trận mưa, lũ lớn tháng X năm 1988.

Trên hệ thống sông Lam đã xuất hiện lũ kép hai đỉnh với đỉnh sau lớn hơn

đỉnh trước. Biên độ lũ lên tại các vị trí trên sông lớn, từ 6,0 - 9,7m; cường suất lũ

26

lên lớn nhất tại Sơn Diệm: 100cm/h. Đến ngày 15 - 16/X, mực nước hạ lưu sông

Lam lần lượt xuất hiện đỉnh. Đỉnh lũ tại Linh Cảm là 5,97m, dưới BĐ3: 0,53m.

Tuy nhiên, đến ngày 16-18, do xuất hiện mưa lớn dẫn đến lũ hạ lưu tiếp tục lên

và đến ngày 18-19 mới đạt đỉnh. Đỉnh lũ tại Nam Đàn: 9,41m (14h/19), trên

BĐ3: 1,51m, thấp hơn đỉnh lũ năm 1978 là 0,97m; tại Sơn Diệm: 14,61m

(04h/17), trên BĐ3: 1,61m; tại Hòa Duyệt: 11,04m (11h/17), trên BĐ3: 0,54m;

tại Linh Cảm: 7,30m (18h/18), trên BĐ3: 0,80m, thấp hơn đỉnh lũ năm 1978 là

0,45m (Bảng 2.4, hình 2.4).

Bảng 2.4: Đặc trưng trận lũ từ 11-20/X/1988

Chân lũ

Đỉnh lũ

H Tlên

Ilêntb So sánh cấp

Sông

Trạm

G.N.T Hc G.N.T Hđ

(cm)

(giờ) (cm/h) BĐ (m)

(cm)

(cm)

Cả

Nam Đàn 07h/12 271 14h/19 941

670

175

4

>III (1,51)

Ngàn Phố Sơn Diệm 07h/11 487 06h/14 1244 757

71

11

07h/16 764 04h/17 1461 697

21

33

>III(1,61)

Ngàn Sâu Chu Lễ

07h/11 432 19h/12 1372 940

36

26

>III(0,22)

7h/16 1141 04h/17 1405 264

21

13

>III(0,55)

Ngàn Sâu Hòa Duyệt 07h/12 216 13h/14 1061 845

54

16

>III(0,11)

13h/16 916 11h/17 1104 188

22

9

>III(0,54)

La

Linh Cảm 01h/12

95

19h/15 597

502

90

6

13h/16 591 18h/18 730

139

50

3

>III (0,80)

Đợt lũ này do ảnh hưởng liên tiếp của nhiều hình thế thời tiết gây mưa lớn

trên diện rộng và kéo dài trong nhiều ngày, mưa với cường độ lớn nên lũ lên rất

nhanh, ác liệt và hiếm thấy. Lũ trên sông Ngàn Phố năm 1988 lớn hơn năm 1978

một ít, tại Sơn Diệm (Ngàn Phố), mực nước đỉnh lũ là 14,60m, tương ứng với tần

suất 8,33%, cao hơn đỉnh lũ năm 1978 nhưng đỉnh lũ tại Hòa Duyệt (Ngàn Sâu) ở

27

mức: 11,04m, tương ứng với tần suất: 22%, thấp hơn đỉnh lũ năm 1978, lũ lớn

không đồng thời trên hai nhánh Ngàn Phố và Ngàn Sâu nên đỉnh lũ tại Linh Cảm

thấp hơn đỉnh lũ năm 1978; đỉnh lũ tại Nam Đàn cũng thấp hơn năm 1978 và duy trì

trên mức báo động 3 khoảng 8 ngày, tại Linh Cảm khoảng 4 ngày; như vậy tống

lượng lũ là rất lớn. Lũ sông La lớn khiến việc thoát lũ ở sông Cả kém, mặt khác

trong thời gian lũ lớn ở hạ lưu sông Lam lại trùng với thủy triều ở Cửa Hội đang

trong chu kỳ nước cao (2,40m), tổ hợp bất lợi giữa lũ cao ở sông Cả và sông La xảy

ra đồng thời kết hợp với triều cao ở vùng cửa sông khiến việc thoát lũ rất khó khăn,

gây ngập úng lớn trên diện rộng và kéo dài trong nhiều ngày.

Hình 2.4: Quá trình mưa, lũ từ ngày 07-22/X/1988 tại các trạm trên

lưu vực sông Lam

c. Trận mưa, lũ lớn tháng IX năm 2002.

Do mưa to với cường độ lớn làm mực nước trên hệ thống sông Lam lên rất

nhanh. Trên sông Ngàn Phố, đỉnh lũ tại Sơn Diệm là 15,82m (lúc 20h/20/IX), cao

hơn mực nước lũ năm 1989 là 0,47m và cao hơn BĐ3 là 2,82m. Biên độ lũ lên là

11,03m; cường suất lũ lên trung bình 16,5cm/h, lớn nhất 159cm/h, tương đương với

28

cường suất lũ lên của trận lũ tháng V/1989 (163cm/giờ). Cường suất lũ lớn nhất tại

Sơn Diệm trong trận lũ này cũng lớn hơn cường suất lớn nhất tại các trạm lân cận từ

1,03-2,86 lần

Trên sông Ngàn Sâu, mực nước đỉnh lũ tại Chu Lễ: 14,54m (24h/21), cao hơn

BĐ3: 1,04m; biên độ lũ lên: 11,43m; cường suất lũ lên trung bình 11,9cm/h, lớn

nhất đạt 156cm/h. Mực nước đỉnh lũ tại Hoà Duyệt là 11,77m (1h/22/IX), cao hơn

BĐ3 là 1,27m; biên độ lũ lên 9,96m; cường suất lũ lên trung bình 11,1cm/h, lớn

nhất 60cm/h. Lưu lượng lũ lớn nhất là 2.740m3/s (2h/21/IX).

Mực nước tại Linh Cảm đạt 7,71m (7h/21/IX), trên BĐ3 là 1,21m; biên độ lũ

lên là: 7,56m; cường suất lũ lên trung bình 10,5cm/h, lớn nhất 56cm/h. Mực nước

đỉnh lũ tại Linh Cảm đợt này đạt thứ 3 trong liệt tài liệu quan trắc, thấp hơn đỉnh lũ

năm 1978 là 0,04m. (Bảng 2.5, hình 2.5)

Bảng 2.5: Đặc trưng trận lũ từ 18-22/IX/2002

Sông

Trạm

Chân lũ

Đỉnh lũ

So sánh

 Tlên

Ilêntb

Imax

G.N.T Hc G.N.T Hđ

(cm)

(giờ) (cm/h) (cm/h)

BĐ (m)

Yên

Thượng

19h/18 403 09h/22 930

527

86

14

6

Cả

Nam Đàn 01h/18 330 04h/22 782

452

99

11
5

-

Ngàn Phố Sơn Diệm 01h/18 479 20h/20 1582 1103

67

160 >BĐIII (2,82)

16

Ngàn Sâu Chu Lễ

01h/18 311 24h/21 1454 1143

96

156 >BĐIII (1.04)

12

Ngàn Sâu Hòa Duyệt 07h/18 181 01h/22 1177 996

90

60 >BĐIII (1,27)

11

Linh Cảm 07h/18

15 07h/21 771

56 >BĐIII (1,21)

756

11

72

Lam Trong 42 giờ lũ lên, lưu lượng tại Sơn Diệm tăng từ 43m3/s lên đến

5.200m3/s, gấp 121 lần. Mực nước lớn nhất vượt mức đỉnh lũ trung bình nhiều năm

là 390cm, vượt BĐ3 là 2,82m. Lưu lượng lớn nhất Qmax = 5.200m3/s lớn gấp 3,3 lần

Qmax trung bình nhiều năm (1.569m3/s) nhưng vẫn thấp hơn lưu lượng đỉnh lũ

V/1989 với Qmax là 6.470m3/s và đạt thứ hai trong liệt số liệu quan trắc. Biên độ lũ

29

đạt 11,03m, cao hơn so với năm 1989 (10,92m) là 11cm và là biên độ mực nước lớn

thứ nhất trong 36 năm gần đây. Hạ lưu sông Cả tại Nam Đàn: Mực nước đỉnh lũ tại

Nam Đàn: 7,82m (04h/22), thấp hơn BĐ3: 0,08m; biên độ lũ lên: 4,52m; cường suất

lũ lên lớn nhất là: 11cm/h.

Hình 2.5: Đường quá trình mưa, lũ từ ngày 10-30/IX/2002 tại các trạm chính trên

lưu vực sông Lam.

Mưa với cường suất lớn, tập trung trong phạm vi hẹp đã gây ra lũ quét tàn

phá khốc liệt trên diện rộng các huyện miền núi của tỉnh Hà Tĩnh như Hương

Sơn, Hương Khê, Vụ Quang. Trận lũ lịch sử kinh hoàng trong khoảng 70 năm ở

Hương Sơn, Hương Khê này có sức tàn phá lớn, để lại thiệt hại khủng khiếp về

người và của.

d. Trận mưa, lũ lớn tháng VIII năm 2007.

Trận lũ thứ nhất: Từ ngày 05 - 08/VIII, trên các sông ở Hà Tĩnh đã xuất hiện

một đợt lũ vừa và lớn với biên độ lũ lên trên các sông từ 5 - 13m. Đặc biệt, trên

sông Ngàn Sâu lũ lên nhanh với cường suất và biên độ lũ lớn; cường suất lũ lên lớn

nhất tại Chu Lễ: 52cm/h, tại Hòa Duyệt: 74cm/h. Biên độ lũ lên tại Chu Lễ là

30

13,57m, tại Hòa Duyệt: 10,64m và là biên độ lớn nhất trong chuỗi số liệu quan trắc

36 năm gần đây. Đỉnh lũ sông Ngàn Sâu lũ thuộc loại đặc biệt lớn, lũ lịch sử. Đỉnh

lũ trên sông Ngàn Sâu tại Chu Lễ là 16,13m (06h/07/VIII), trên BĐ3: 2,63m, cao

hơn lũ lịch sử năm 1996: 0,71m; tại Hòa Duyệt: 12,15m (21h/8/VIII), trên BĐ3:

1,65m, lưu lượng lớn nhất đạt 3.520m3/s, đứng thứ hai trong chuỗi số liệu quan trắc

từ năm 1975 đến nay. Đỉnh lũ trên sông Ngàn Phố tại Sơn Diệm là 10,38m, trên

mức BĐ1: 0,38m; sông La tại Linh Cảm: 5,47m (4h/9/VIII), xấp xỉ mức BĐ2 (Bảng

2.6, hình 2.6). Do lũ lớn chỉ xảy ra trên nhánh sông Ngàn Sâu, sông Ngàn Phố chỉ

xuất hiện lũ nhỏ, tổng lượng lũ về hạ lưu không lớn lắm nên đỉnh lũ tại Linh Cảm ở

mức thấp chỉ xấp xỉ mức BĐ2.

Bảng 2.6: Đặc trưng lũ từ 04 - 09/VIII/2007

So sánh cấp

Chân lũ

Đỉnh lũ

BĐ

H Tlên

Ilêntb

Imax

Sông

Trạm G.N.T Hc G.N.T Hđ

(cm) (giờ) (cm/h) (cm/h)

(m)

(cm)

(cm)

Cả

Yên thượng 07h/05 221

13h/09

436

215 102

8

2

-

Nam Đàn 07h/05 155

15h/09

387

232 104

8

2

Ngàn Sâu Chu Lễ

19h/04 256

6h/08

1613 1357 83

52

>LS (0,71)

16

-

Hòa Duyệt 19h/04 151

21h/08 1215 1064 98

74 >BĐIII(2,15)

11

Ngàn Phố Sơn Diệm 01h/04 471

07h/08 1038

567 102

96

>BĐI(0,38)

6

La

Linh Cảm 02h/06

7

04h/09

547

540

74

40

~BĐII

7

31

Hình 2.6: Quá trình mưa, lũ từ ngày 01-31/VIII/2007 tại các trạm trên

e. Trận mưa, lũ lớn tháng X/2007:

lưu vực sông Lam

Từ ngày 03 - 06/X/2007, trên hệ thống sông cả đã xuất hiện 1 đợt lũ lớn với

biên độ lũ lên từ 4,0 - 9,0m; như tại Yên Thượng: 7,40m, Nam Đàn: 5,94m, Chu Lễ:

9,53m, Sơn Diệm: 7,93m. Cường suất lũ lên trung bình ở hạ lưu sông La từ 11-

18cm/h, tại thượng lưu từ 40 – 100cm. Những nơi có cường suất lũ lên lớn như tại

Chu Lễ là 101cm/h, tại Hòa Duyệt: 40cm/h, tại Sơn Diệm: 74cm/h. Đỉnh lũ ở hạ lưu

sông Cả và sông Ngàn Phố lên trên mức BĐ3, sông Ngàn Sâu còn dưới mức BĐ3.

Do lũ lớn không đồng thời xảy ra trên hai nhánh Ngàn Sâu và Ngàn Phố nên đỉnh lũ

ở hạ lưu sông La không lớn, tại Linh Cảm chỉ lên mức 4,58m, trên BĐ1: 0,08m

(Bảng 2.7, hình 2.7).

32

Bảng 2.7: Đặc trưng trận lũ từ 01-06/X/2007

Chân lũ

Đỉnh lũ

So sánh cấp

H Tlên

Ilêntb

Imax

Sông

Trạm

G.N.T Hc G.N.T Hđ (cm) (giờ) (cm/h) (cm/h)

BĐ

(cm)

(cm)

(m)

Cả

Yên thượng 07h/03 238 10h/08 978

740 123

6

23

Nam Đàn

07h/03 180 07h/08 796

594 120

>BĐIII (0,06)

-

5

20

Ngàn Sâu

Chu Lễ

07h/02 326 13h/04 1279 953

101

18

54

-

11

64

40

Hòa Duyệt

19h/01 229 11h/04 949

720

13

63

74

>BĐIII (0,02)

Ngàn Phố

Sơn Diệm

13h/01 509 04h/04 1302 793

11

41

22

>BĐI (0,08)

Lam

Linh Cảm

01h/03

24

18h/04 458

434

Hình 2.7: Quá trình mưa, lũ từ ngày 01-31/VIII/2007 tại các trạm trên

f. Trận mưa, lũ lớn tháng X năm 2010.

lưu vực sông Lam

-Trận mưa lớn thứ 2 từ ngày 14 ÷ 19/X/2010:

Từ ngày 14-19/X, do ảnh hưởng của không khí lạnh với đới gió Đông Bắc

hoạt động mạnh kết hợp với dải hội tụ nhiệt đới qua Trung Trung Bộ và nhiễu động

trong đới gió Đông trên cao.

Trên địa bàn tỉnh Hà Tĩnh đã xảy ra một đợt mưa rất lớn thứ 2 trong tháng ,

vùng tâm mưa ở lưu vực sông Ngàn Sâu và hạ lưu sông La. Tổng lượng mưa từ

33

ngày 14 - 19/X, ở vùng đồng bằng từ 700 - 1250mm như: Hà Tĩnh: 1225mm, Cẩm

Nhượng: 1152mm, Thạch Đồng: 1254mm; lưu vực sông Ngàn Sâu lượng phổ biến

từ 950-1100mm như tại Chu Lễ: 1092mm; Hòa Duyệt: 1056mm....; lưu vực sông

Ngàn Phố và hạ lưu sông Cả từ 600 - 970mm. Mưa đặc biệt lớn đã xảy ra từ ngày

15 - 17 với lượng mưa 24h phổ biến từ 200 - 500mm. Trên lưu vực sông Ngàn Sâu,

lượng mưa ngày lớn nhất phổ biến ở mức 500mm như tại Chu Lễ: 548mm, tương

ứng với tần suất: 3,33%, lớn nhất trong chuỗi số liệu quan trắc từ năm 1960 đến

nay; tại Hương Khê: 480mm, tương ứng với tần suất: 3,9%, tương đương với lượng

mưa lịch sử đã xảy ra; tại Hòa Duyệt: 502mm, tương ứng với tần suất: 6,25% (Bảng

2.8- hình 2.8). Lượng mưa lớn nhất trong 6 giờ tại Vinh là 310mm, 1 giờ: 109mm;

tại Hương Khê trong 6 giờ là 301mm, 1 giờ: 82mm; tại Hà Tĩnh trong 6 giờ đo

được 283mm, 1 giờ: 113mm; tại Chu Lễ trong 6 giờ: 284mm, 1 giờ: 85mm...

Đợt mưa này xảy ra trên diện rộng, kéo dài trong nhiều ngày với cường

suất và tổng lượng lớn trên hầu khắp lưu vực. Như vậy, chỉ trong vòng hơn 10

ngày, trên địa bàn Hà Tĩnh đã xảy ra hai trận mưa đặc biệt lớn. Tổng lượng mưa

bằng gần 80% tổng lượng mưa cả năm và đạt từ (130-171)% tổng lượng mưa

bình quân nhiều năm.

Lượng mưa lũ năm 2007

Lượng mưa lũ năm 2010

X7ng

X1ng

Ngày

X7ng

Ngày

X1ng

Ngày

X7ng

Ngày

Trạm

max

Tháng

max

Tháng

max

Tháng

max

Tháng

tb

Hương Khê

399,7

8/VIII

1155

5-11/VIII

16/X

998

13-19/X

480

470

353,1

7/VIII 898,3

5-11/VIII

16/X

1072

13-19/X

548

477

Chu Lễ

213,2

7/VIII 570,1

5-11/VIII

16/X

1076

13-19/X

502

486

Hoà Duyệt

183,4

6/VIII 393,4

4-10/VIII

15/X

614

13-19/X

202

412

Hương Sơn

127,5

8/VIII 329,1

4-10/VIII

15/X

701

13-19/X

255

397

Sơn Diệm

297,8

6/VIII 650,8

2-8/VIII

18/X

1503

13-19/X

751

443

Linh Cảm

427

8/VIII 613,7

5-11/VIII

16/X

1261

13-19/X

456

557

Hà Tĩnh

16/X

1172

13-19/X

351

580

C. Nhượng

573,1

7/VIII

702

30/X-5/XI

5/X

680

13-19/X

232

582

Kỳ Anh

Bảng 2.8: Lượng mưa (mm) trận lũ các năm 2007, 2010

34

Trận lũ đầu tháng X/2010

Do mưa lớn, lũ trên các sông ở Hà Tĩnh lên rất nhanh và đã xuất hiện một

đợt lũ lớn với biên độ lũ lên trên sông Ngàn Sâu tại Chu Lễ: 11,86m, tại Hòa Duyệt:

9,25m; trên sông Ngàn Phố tại Sơn Diệm: 6,11m; trên sông La tại Linh Cảm:

3,66m. Thời gian lũ lên trên sông Ngàn Sâu tương đối dài, tại Chu Lễ: 78 giờ, Hòa

Duyệt: 106 giờ. Thời gian duy trì lũ trên mức BĐ3 ở Chu Lễ và Hòa Duyệt khoảng

66 - 67 giờ, thời gian duy trì đỉnh lũ tại Chu Lễ và Hòa Duyệt dài 5 - 6 giờ. Cường

suất lũ lên lớn nhất trên sông Ngàn Sâu tại Chu Lễ là 1,08m/giờ (ngày 02/X), trên

sông Ngàn Phố tại Sơn Diệm: 0,82m/giờ. Mực nước đỉnh lũ trên sông Ngàn Sâu tại

Chu Lễ đạt 15,02m (1giờ ngày 04/X), trên BĐ3: 1,52m; tại Hoà Duyệt: 11,39m (09

giờ ngày 05/X), trên BĐ3: 0,89m, xuất hiện sau đỉnh lũ Chu Lễ 32 giờ trên đoạn dài

40km; tại Linh Cảm là 5,14 m dưới mức BĐ2 là 0,36 m. Các hồ lớn như Kẻ Gỗ đạt

mực nước 31,95m phải xả tràn 490m3/s; hồ sông Rác đạt mực nước 91,60m phải xả

tràn 60m3/s trong nhiều ngày. Lũ lớn đã gây ngập lụt nghiêm trọng ở nhiều nơi

thuộc lưu vực sông Ngàn Sâu, vùng trũng và đồng bằng các tỉnh Nghệ An- Hà Tĩnh.

Trong đợt lũ này, do nhà máy thủy điện Hố Hô bị sự cố, khiến nước trong lòng đập

thủy điện Hố Hô cao, tràn ngập qua thân đập đến 1,5m, lượng nước đo được lên tới

khoảng 40 triệu m3 nước.

Từ mực nước tại Chu Lễ - Hoà Duyệt và thời gian truyền đỉnh lũ trên đoạn

này cho thấy sông Ngàn Sâu bị ách tắc mạnh đoạn từ cầu Đại Lợi đến ngã ba sông

đoạn nhập lưu giữa sông Ngàn Trươi và sông Ngàn Sâu nên mặc dù mực nước Hoà

Duyệt thấp nhưng mực nước tại Chu Lễ vẫn rất cao, mặt khác do các hồ thủy điện

và hồ thủy lợi xả lũ khiến mực nước đỉnh lũ trên sông Ngàn Sâu lên cao và kéo dài

trong nhiều ngày gây ngập lụt nghiêm trọng ở nhiều nơi. Trong trận lũ này, lũ lớn

chỉ xảy ra trên sông Ngàn Sâu, sông Ngàn Phố đỉnh lũ ở mức thấp (dưới BĐ2), mặt

khác thời gian lũ xuất hiện không đồng thời, đỉnh lũ trên sông Ngàn Phố xuất hiện

sớm hơn sông Ngàn Sâu khoảng 2 ngày nên tổng lượng về hạ lưu không lớn khiến

mực nước tại Linh Cảm chỉ đạt mức 5,14m (< BĐ2)

35

Bảng 2.9: Đặc trưng trận lũ từ 30/IX- 05/X/2010

So sánh

Chân lũ

Đỉnh lũ

H

cấp BĐ

Tlên

Ilêntb

Imax

Sông

Trạm

G.N.T Hc G.N.T

Hđ

(cm)

(giờ)

(cm/h)

(cm/h)

(m)

(cm)

(cm)

Dừa

07h/30

1445 01h/04

1662

217

90

6

2

Cả

Yên

19h/30

192

19h/03

506

314

72

21

4

Thượng

-

07h/01

133

19h/03

439

306

60

19

5

Nam Đàn

-

>BĐIII

Ngàn

Chu Lễ

19h/30

316

1h/4

1502

1186

78

15

108

(1,52m)

Sâu

>BĐIII

-

Hòa Duyệt

19h/30

214

9h/5

1139

925

106

44

9

(0,89m)

Ngàn

Sơn Kim

01h/01

2090 01h/03

2441

351

48

53

7

Phố

-

Sơn Diệm

7h/30

507

8h/3

1118

611

17

36

82

(0,32m)

17

4

Lam

Linh Cảm

21h/1

148

18h/5

514

366

93

(0,36m)

-

Cửa Hội

23h/30

-81

14h/04

159

240

Cẩm

Cẩm

24h/30

-70

11h/04

160

230

Nhượng

Nhượng

Trận lũ giữa tháng X/2010

Do mưa cường độ lớn kết hợp với mực nước chân lũ cao (do chưa rút hết từ

đợt lũ trước) nên lũ diễn ra rất ác liệt, đỉnh lũ rất cao, cường suất lũ lên khá lớn,

nước lũ tập trung nhanh, gây ngập lụt nghiêm trọng, kéo dài nhiều ngày trên hầu hết

các huyện và TP. Hà Tĩnh. Biên độ lũ lên trên sông Ngàn Sâu tại Chu Lễ: 10,73m,

tại Hòa Duyệt: 8,94m; trên sông Ngàn Phố tại Sơn Diệm: 7,09m; trên sông La tại

Linh Cảm: 6,90m. Cường suất lũ lên lớn nhất trên sông Ngàn Sâu tại Chu Lễ là

0,53m/giờ (ngày 16/X), trên sông Ngàn Phố tại Sơn Diệm: 1,41m/giờ (ngày 15/X).

36

Đỉnh lũ trên sông Ngàn Sâu tại Chu Lễ xuất hiện lúc 19h ngày 16/X/2010 là

16,56m, trên BĐ3: 3,06m (vượt mức lũ lịch sử xảy ra năm 2007: 0,43m); tại Hòa

Duyệt đỉnh lũ xuất hiện lúc 9 giờ ngày 17/X là 12,83m (vượt lũ lịch sử năm 1960:

0,09m), tương ứng với tần suất: 2,78%. Đỉnh lũ trên sông Ngàn Phố tại Sơn Diệm

xuất hiện lúc 8h ngày 17/X là 12,99m, ở mức BĐ3. Đỉnh lũ trên sông La tại Linh

Cảm là 7,28m, lúc 23 giờ ngày 17/X, vượt mức BĐ3: 0,78m; đỉnh lũ trên sông Cả

tại Nam Đàn là 7,44m lúc 4 giờ ngày 19/X, dưới mức BĐ3: 0,46m (Bảng 2.12).

Mực nước hồ Kẻ Gỗ là 32,09m và phải xả tràn với lưu lượng 400m3/s và hồ Sông

Rác là 23,0m, xả tràn với lưu lượng 330m3/s.

Đợt lũ này đã gây vỡ một số hồ chứa nước nhỏ thuộc 2 tỉnh Nghệ An (hồ

Xuân Dương), Hà Tĩnh (hồ Khe Mơ) và đê Rú Trí thuộc sông Ngàn Sâu, hồ Kẻ Gỗ

đã xả lũ nhiều ngày liền. Thành phố Hà Tĩnh và 7 xã chìm trong nước, nhiều nơi

trong tỉnh Hà Tĩnh, đặc biệt tại 3 huyện Vũ Quang, Hương Sơn và Hương Khê bị

ngập sâu tới 4 - 6m. Lũ đặc biệt lớn trên sông chính kết hợp với triều cường và lũ hạ

lưu sông Cả xảy ra đồng thời làm tình hình thoát lũ ở hạ lưu rất chậm khiến mực

nước đỉnh lũ hạ lưu sông La (tại Linh Cảm) duy trì ở mức cao, trên mức BĐ3

(6,50m) trong nhiều ngày (khoảng 68h) gây ngập lụt lịch sử ở vùng hạ lưu rộng

nhất, sâu nhất và kéo dài nhiều ngày nhất từ trước tới nay tại tỉnh Hà Tĩnh.

Bảng 2.10: Đặc trưng trận lũ từ 13- 19/X/2010

Chân lũ

Đỉnh lũ

H

So sánh cấp BĐ

Tlên

Ilêntb

Imax

Sông

Trạm

G.N.T Hc G.N.T Hđ

(cm)

(giờ)

(cm/h)

(cm/h)

(m)

(cm)

(cm)

Cả

Dừa

21h/16 1604 15h/19 2089

485

66

7.3485

26

>BĐIII (0,39m)

1h/15

293

5h/19

884

591

100

6

15

-

Yên Thượng

-

Nam Đàn 22h/14

239

4h/19

744

505

102

5

14

Chu Lễ

19h/14

583

19h/16 1656 1073

48

22

53

Ngàn Sâu

>BĐIII (3,06m), >LLS

37

Chân lũ

Đỉnh lũ

H

So sánh cấp BĐ

Tlên

Ilêntb

Imax

Sông

Trạm

G.N.T Hc G.N.T Hđ

(cm)

(giờ)

(cm/h)

(cm/h)

(m)

(cm)

(cm)

2007: 0,43m

-

19h/14

389

9h/16

1283

894

38

24

30

Hòa Duyệt

>BĐIII (2,33m), >LLS 1960: 0,09m

Sơn Kim 19h/14 2107 05h/15 2516

409

10

41

100

Ngàn Phố

-

7h/14

590

8h/17

1299

709

73

10

141

~BĐIII

Sơn Diệm

Lam

2h/15

38

23h/17

728

690

69

10

54

Linh cảm

>BĐIII (0,78m)

-

Cửa Hội

23h/14

-82

13h/18

181

263

24h/13

-89

11h/16

151

240

Cẩm Nhượng

Cẩm Nhượng

38

39

Hình 2.8: Quá trình mưa, lũ từ ngày 28/IX - 28/X/2007 tại các trạm chính trên

lưu vực sông Lam

* Tổ hợp lũ trên lưu vực sông Lam

Về lưu lượng lũ: Theo số liệu trận lũ điển hình năm 1978 và năm 1988 cho thấy sự

đóng góp lũ hạ lưu như sau

- So với lưu lượng lũ tại Dừa thì lượng lũ 5 ngày và 7 ngày của trận lũ tháng

9/1978 và tháng 9/1988 tại Mường Xén chiếm 6% đến 9%, tại Nghĩa Khánh chiếm

37% đến 42%. Lượng lũ trên sông Nậm Mộ đóng góp vào lũ sông Cả tại Dừa bằng

khoảng 20% so với lượng lũ đóng góp vào sông Hiếu.

Bảng 2.11 Tổ hợp lượng nước lũ lớn theo lũ điển hình [3]

Trận lũ Lượng lũ 5 ngày max Lượng lũ 7 ngày max

Dừa Mường Nghĩa Dừa Mường Nghĩa

Xén Khánh Xén Khánh

9/1978, lượng lũ (106m3) 2.73 242 1.04 3.09 283 1.16

So với Dừa (%) 100 8,9 38,2 100 9,2 37,4

10/1988, lượng lũ (106m3) 2.91 175 1.24 3.73 224 1.51

So với Dừa (%) 100 6,0 42,5 100 6,0 40,5

40

 Lũ sông Cả - sông La với lũ sông Lam

Sông Cả (Yên Thượng), sông La (Sơn Diệm và Hòa Duyệt) trận lũ 9/1978 tại

Yên Thượng có W5ngayMax = 3.188 triệu m3, tại Sơn Diệm có W5ngayMax = 460

triệu m3, tại Hòa Duyệt và Sơn Diệm có W5ngayMax = 1.181 triệu m3. Nếu coi

lượng gia nhập khu giữa từ Sơn Diệm-Hòa Duyệt đến Chợ Tràng và lượng gia

nhập khu giữa từ Yên Thượng về Chợ Tràng là tương đương thì lượng lũ lớn

nhất trên sông La đóng góp vào lũ sông Lam bằng khoảng 37% so với lượng lũ

lớn nhất của sông Cả đóng góp vào lũ sông Lam.

Bảng 2.12 Tỷ lệ gặp gỡ các trận lũ trên các nhánh sông [3]

Mức độ lũ S. Cả + S.Lam S. La + S.Lam S.La + S.Cả + S.Lam

Số trận gặp Tỷ lệ Số trận Tỷ lệ Số trận gặp Tỷ lệ

nhau (%) gặp nhau (%) nhau (%)

Lũ lớn nhất 22/47 46,8 13/47 27,6 5/47 10,6

của năm

Lũ lớn 5/15 33,3 4/15 26,7 1/15 6,7

2.5. Đặc điểm ngập lụt lưu vực sông Lam

2.5.1. Diện tích ngập lụt.

- Trận tháng IX/1978, Do mưa lớn, một số đập và kênh bị phá gây ngập úng

nặng ở đồng bằng. Diện ngập là 21.000ha.

- Trong năm 2002 lũ đã tràn đê chậm lũ (hữu sông Cả), gây ngập 5 xã thuộc

huyện Nam Đàn và một số xã thuộc huyện Hưng Nguyên, Thanh Chương, Anh

Sơn... ngập 420ha.

- Năm 2006 do ảnh hưởng của bão số 5 và số 6 trên lưu vực sông Lam có lũ

lớn, đường giao thông tỉnh lộ, huyện lộ và giao thông nông thôn bị ngập lụt, sạt lở.

Nhiều cơ sở hạ tầng bị thiệt hại nghiêm trọng. Diện tích lúa, hoa màu bị ngập

4.764ha.

Trận lũ tháng VIII/2007 làm 23.182ha diện tích lúa bị úng ngập. Nhiều tuyến

đường giao thông bị ngập sâu.

41

- Trận lũ tháng X/2010 tại Hà Tĩnh ngập lụt diện rộng 178/262 xã của tất cả

12 huyện, thành phố, thị xã (Hương Khê 22/22 xã; Vũ Quang 12/12 xã; Hương Sơn

20/31 xã; Đức Thọ 27/28 xã; Cẩm Xuyên 15/27 xã; Thạch Hà 31/31 xã; Can Lộc

22/23 xã; Lộc Hà 09/13 xã; thành phố Hà Tĩnh 16/16 phường xã; thị xã Hồng Lĩnh

3 phường; Nghi Xuân 05/19 xã. Trong trận lũ vừa qua thời gian ngập úng vùng này

lên tới hơn 20 ngày.

- Năm 2011, xảy ra trận lũ lịch sử ở thượng nguồn sông Lam, trận lũ đã làm

ngập trắng 14329 ha diện tích lúa canh tác và hoa màu.

2.5.2. Mức độ ngập lụt trên lưu vực sông Lam

- Năm 1978, do mưa bão số 9, hầu hết diện tích canh tác, nhiều làng xã đã

ngập chìm trong nước. Nhiều nơi ngập sâu 2-3m, quốc lộ số 1A có nhiều nơi ngập

sâu 0,8 - 1,2m.

- Trong năm 2002 là một trong những năm đã xảy ra thiệt hại rất lớn, lũ đã

gây ngập lụt nghiêm trọng có nơi ngập sâu từ 3,0 – 4,0m. (18-22/IX)

- Năm 2006 có 8.988 ngôi nhà bị ngập chìm trong nước sâu từ 0,3 - 3,0 m chủ

yếu ở các huyện miền núi Hương Sơn, Hương Khê, Vũ Quang và Đức Thọ.

- Trận lũ tháng X/2010 đã làm ngập lụt 105 xã sâu tới 2 – 3m; có nơi tới 6m,

tuyến đường sắt Bắc – Nam nhiều km bị ngập sâu 0,5 – 1,5m. Các tuyến đường tỉnh

lộ, giao thông nông thôn bị ngập 1 – 2m.

- Năm 2011, trận lũ đã làm ngập hoàn toàn các xã Phương Điền, Phương Mỹ,

Hương Giang huyện Hương Khê và Đức Lĩnh, Đước Hương, Đức Lĩnh, Đức Bống,

Hương Thọ, Ân Phú huyện Vũ Quang. Tuyến đường Quôc lộ 15A đoạn khe Giao đi

Phúc Đồng, Hương Khê bị chia cất hoàn toàn, có chổ ngập sâu tới 1,2 m.

2.6 Nhận xét

Nguyên nhân để gây nên lũ lớn và ngập lụt ở lưu vực sông Lam trong những

năm gần đây là sự tổ hợp của các nhân tố mưa, địa hình và hoạt động của con người

nhưng trong đó mưa lớn là yếu tố có tính quyết định. Đây là nguyên nhân biến đổi

nhanh mà mỗi khi mưa lớn xảy ra do địa hình thuận lợi, khả năng sinh dòng chảy

mặt lớn, tập trung nước nhanh.

42

Chương 3: XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT HẠ LƯU SÔNG LAM

3.1. Lựa chọn mô hình xây dựng bản đồ ngập lụt cho hạ lưu sông Lam

3.1.1 Cơ sở lý thuyết của mô hình NAM-MIKE11

Mô hình NAM là mô hình và cải tiến của mô hình Nielsen-Hansen, được công

bố trong tạp chí “Nordic Hydrology” năm 1973 và sau này được Viện Thủy lực Đan

Mạch phát triển và đổi thành NAM (từ 3 từ viết tắt tiếng Đan Mạch của mô hình mưa –

dòng chảy). Mô hình gồm 4 bể chứa, nguyên lý tính toán trong mỗi bể chứa là giải

phương trình cân bằng nước. Điều khác biệt so với mô hình TANK là dòng chảy từ các

bể chứa vào sông, tính theo mô hình TANK là theo quy luật tuyến tính còn tính theo mô

hình NAM là theo quy luật phi tính (dạng đường cong nước rút).

Mô hình NAM là mô hình thuỷ văn mô phỏng quá trình mưa – dòng chảy diễn

ra trên lưu vực. Là một mô hình toán thủy văn, mô hình Nam bao gồm một tập hợp các

biểu thức toán học đơn gian để mô phỏng các quá trình trong chu trình thuỷ văn. Mô

hình Nam là mô hình nhận thức, tất định, thông số tập trung. Đây là một modun tính

mưa từ dòng chảy trong bộ phần mềm thương mại MIKE 11 do Viện Thủy lực Đan

Mạch xây dựng và phát triển.

Mô hình NAM mô phỏng quá trình mưa – dòng chảy một cách liên tục thông

qua việc tính toán cân bằng nước ở bốn bể chứa thẳng đứng, có tác dụng qua lại lẫn

nhau để diễn tả các tính chất vật lý của lưu vực. Các bể chứa đó gồm:

- Bể tuyết (chỉ áp dụng cho vùng có tuyết)

- Bể mặt

- Bể sát mặt hay bể tầng rễ cây

- Bể ngầm

43

Hình 3.1: Sơ đồ mô phỏng của mô hình NAM

Dữ liêu đầu vào của mô hình là mưa, bốc hơi tiềm năng, và nhiệt độ (chỉ áp

dụng cho vùng có tuyết. Kết quả đầu ra của mô hình là dòng chảy trên lưu vực, mực

nước ngầm, và các thông tin khác trong chu trình thuỷ văn, như sự thay đổi tạm thời

của độ ẩm của đất và khả năng bổ xung nước ngầm. Dòng chảy lưu vực được phân

một cách gần đúng thành dòng chảy mặt, dòng chảy sát mặt, dòng chảy ngầm.

Mô hình NAM thuộc loại mô hình tất định, thông số tập trung, và là mô hình

mô phỏng liên tục. Mô hình NAM hiện nay được sử dụng rất nhiều nơi trên thế giới

và gần đây cũng hay được sử dụng ở Việt Nam. Những ứng dụng chủ yếu của mô

hình NAM bao gồm:

44

- Phân tích thủy văn: Phân phối dòng chảy, Ước tính thấm và bốc hơi

- Dự báo lũ: Dòng chảy lưu vực nhỏ đổ vào mô hình sông, Liên kết với các

mô hình khí tượng.

- Kéo dài số liệu dòng chảy: Phục hồi những số liệu bị thiếu, Cơ sở xác định

các giá trị cực đoan.

- Dự báo dòng chảy kiệt: Phục vụ tưới

3.1.2 Cơ sở lý thuyết của mô hình HEC-RAS

Mô hình HEC-RAS phiên bản version 4.1. do quân đội Mỹ xây dựng và phát

triển và cho phép sử dụng miễn phí. Mô hình có khả năng tính toán thủy lực, bùn

cát, chất lượng nước. Mô hình mô phỏng chi tiết mạng lưới kênh sông, lòng sông,

bãi sông, các ô ruộng; các kết cấu thủy lực trên sông như đập tràn, cống, cầu... có

khả năng tự động hóa cao trong việc nhập số liệu, nội suy mặt cắt ngang. Mô hình

này được dùng để tính toán thủy lực trên sông.

Hệ phương trình cơ bản gồm 2 phương trình liên tục và động lượng:

Phương trình liên tục :

Phương trình liên tục mô tả định luật bảo toàn khối lượng cho hệ một chiều

Trong đó :

x : Khoảng cách dọc theo kênh

t : Thời gian

Q : Lưu lượng; A : Diện tích mặt cắt ngang

S : Lượng trữ; ql : Lưu lượng chảy vào từ bên, trên một đơn vị chiều dài

Phương trình trên có thể được viết cho lòng dẫn và bãi

45

Các chỉ số dưới c và f biểu thị dòng chính và dòng bãi, qf là dòng chảy bên trên một

đơn vị chiều dài dòng bãi, và ql là lượng trao đổi nước giữa lòng dẫn và bãi.

Phương trình động lượng :

Phương trình động lượng xuất phát từ định luật biến thiên động lượng

Trong đó : g : Gia tốc trọng trường; Sf : Độ dốc thủy lực; v : Vận tốc

Mô hình toán sử dụng lược đồ sai phân ẩn bốn điểm nút (2) để sai phân hoá hệ

phương trình chuyển động dòng không ổn định Saint - Venant (bao gồm phương

trình liên tục và phương trình động lượng).

Các ký hiệu được định nghĩa như sau :

Hình 3.2 Lược đồ sai phân mô hình HEC-RAS

Các dạng sai phân ẩn :

+ Đạo hàm theo thời gian :

46

+ Đạo hàm theo không gian :

+ Giá trị hàm :

3.1.3 Mô hình HEC-GeoRAS

HEC-GeoRAS là mô đun được tích hợp giữa dữ liệu GIS và kết quả mô phỏng

thủy lực bằng mô hình HEC-RAS được phát triển bởi Mô hình phân tích dòng sông

do Trung tâm Công trình Thuỷ văn (River Analysis System- Hydrologic

Engineering Center – HEC - RAS) của Cục Kỹ thuật công trình Quân đội Mỹ thiết

kế dùng để phân tích thuỷ lực dòng chảy sông. Phần mềm GeoRAS được chạy trên

môi trường ARCGIS với một giao diện mang tính hệ thống hơn khi mô phỏng mạng

thủy lực trong HEC-RAS. ARCGIS được thực hiện bởi Viện nghiên cứu hệ thống

môi trường (ESRI), các nhà sản xuất của ARC/ INFO dẫn đầu phần mềm hệ thống

thông tin địa lý (GIS). ARCGIS là một công cụ tiên tiến cho các vấn đề trình bày về

không gian và phân tích các mô hình lũ lụt một chiều (1D). Các kết quả của mô

hình được sử dụng cho quản lý lũ lụt và quá trình lập kế hoạch đưa ra cảnh báo để

giảm nhẹ thiên tai khu vực liên quan. HEC-GeoRAS dựa trên trao đổi "dữ liệu hai

chiều" giữa HEC-RAS và ARCGIS. HEC-GeoRAS được khai thác từ mạng lưới

sông, khu vực - đường cong độ cao và mặt cắt ngang cấu hình từ mô hình số độ cao

(DEM). HEC-GeoRAS xây dựng một mặt lưới nước và so sánh dựa trên dữ liệu này

với DEM để tạo độ sâu ngập lụt và thời gian dựa trên thông tin riêng từ HEC-RAS.

Đầu vào của HEC–GeoRAS bên cạnh thông tin từ mô hình HEC-RAS và DEM, còn

có các loại bản đồ hữu ích khác như cơ sở hạ tầng, loại tài sản, bản đồ sử dụng đất,

vv… để đưa ra kết quả mô phỏng ngập lụt về độ sâu ngập, diện ngập và thời gian

ngập nhằm xây dựng bản đồ ngập lụt để từ đó tính toán thiệt hại do ngập lụt gây

nên, cung cấp thông tin cảnh báo lũ và có các biện pháp giảm nhẹ thiệt hại tới môi

47

trường, kinh tế và con người. Dựa trên khả năng ứng dụng, sự phổ cập và khả năng

liên kết giữa các mô hình nghiên cứu, trong luận văn này tác giả đã sử dụng bộ mô

hình NAM-MIKE11, HEC-RAS và HEC-GeoRAS để xây dựng bản đồ ngập lụt cho

vùng hạ lưu lưu vực sông Lam

3.2 Tính toán lượng nhập khu giữa

3.2.1. Yêu cầu số liệu

Các yêu cầu đầu vào cơ bản đối với mô hình NAM-MIKE11 bao gồm: các

tham số mô hình, các điều kiện ban đầu, các số liệu khí tượng (mưa, bốc hơi) cùng

các số liệu dòng chảy sông để hiệu chỉnh và kiểm nghiệm mô hình.

3.2.2. Chỉ tiêu đánh giá chất lượng mô phỏng

Bộ thông số của mô hình NAM có thể được hiệu chỉnh bằng thử sai hoặc hiệu

chỉnh tự động dựa theo bốn hàm mục tiêu. Đó là:

- Cực tiểu hóa sai số tổng lượng dòng chảy

- Cực tiểu hóa sai số dạng đường quá trình

- Cực tiểu hóa các sự kiện dòng chảy đỉnh

- Cực tiểu hóa các sự kiện dòng chảy kiệt nhất

Trọng số mưa của các trạm đo mưa có thể do người sử dụng đưa vào hoặc có

thể xác định theo phương pháp đa giác Thiessen đã được tích hợp trong mô hình.

Trong quá trình hiệu chỉnh, cả hai phương pháp thực hiện bằng số và đồ thị

đều phải được áp dụng. Việc đánh giá bằng đồ thị bao gồm: so sánh các đường quá

trình thực đo và mô phỏng và so sánh dòng chảy lũy tích thực đo và mô phỏng.

Phương pháp thực hiện bằng số bao gồm sai số cân bằng nước tổng cộng (nghĩa là

sự khác nhau giữa dòng chảy trung bình quan trắc và mô phỏng) và tiêu chuẩn đánh

giá toàn bộ hình dạng đường quá trình dựa trên hệ số Nash-Sutcliffe:

48

Chỉ tiêu đánh giá

- Chỉ tiêu NASH: N = (S2 – S1)/S2

- Tỷ số ’/

Trong đó: ’ là độ lệch chuẩn của dự báo kiểm tra

 là độ lệch chuẩn của yếu tố dự báo

Bảng 3.1 : Đánh giá kết quả dự báo

- Hệ số tương quan giữa tính toán và thực đo

Đánh giá phương án  ’/

≥ 0.9 tốt ≤ 0.4

≥ 0.9 Đạt ≤ 0.6

≥ 0.6 Đạt(yếu) dùng khi n ≥ 25 ≤ 0.8

< 0.6 Không đạt > 0.8

3.2.3. Hiệu chỉnh và kiểm nghiêm mô hình

Trên lưu vực sông Lam có 5 trạm Dừa, Nghĩa Khánh, Yên Thượng, Hòa

Duyệt, Sơn Diệm đo lưu lượng nên việc hiệu chỉnh và kiểm nghiệm mô hình cũng

được khống chế bởi các trạm trên.

a. Lựa chọn trận lũ hiệu chỉnh và kiểm định

Tiêu chí để lựa chọn các trận lũ để kiểm định và hiệu chỉnh như sau:

- Quá trình mưa phù hợp với quá trình dòng chảy thực đo, lượng mưa và đỉnh lũ

phù hợp.

- Dạng đường quá trình lũ phản ánh được đặc điểm lũ lớn xảy ra trên lưu vực.

49

- Chọn những trận lũ có số liệu mưa thực đo khá đầy đủ

- Ưu tiên chọn những trận lũ lớn có thời gian lũ kéo dài.

Căn cứ vào tiêu chí lựa chọn trận lũ và đặc điểm lũ trên lưu vực tiến hành lựa

chọn trận lũ để hiệu chỉnh và kiểm định trên lưu vực

- Chọn 3 năm 2002, 2007, 2010 để tính toán hiệu chỉnh mô hình

- Chọn 2 năm 2005, 2011 để kiểm định bộ thông số

b. Hiệu chỉnh mô hình

Để hiệu chỉnh mô hình NAM tìm ra bộ thông số tối ưu cho lưu vực sông

Lam tính đến các trạm, luận văn đã nghiên cứu sử dụng số liệu thực đo 3 năm

(2002, 2007 và 2010) về mưa (với trọng số mưa bằng 0,94) và dòng chảy tại trạm

Dừa, Nghĩa Khánh, Yên Thượng, Hòa Duyệt, Sơn Diệm. Bốc hơi tại trạm Vinh,

Hương Khê, Đô Lương, Tây Hiếu, Tương Dương, Quỳ Châu. Các trạm đo mưa:

Vinh, Linh Cảm, Hương Khê, Hòa Duyệt, Sơn Diệm, Nam Đàn, Đô Lương, Tây

Hiếu, Dừa, Con Cuông, Cửa Rào, Tương Dương, Quỳ Châu, Nghĩa Khánh.

Thông số sau khi hiệu chỉnh, được dùng chạy lại các năm lũ lớn trong qua khứ để

thử và hiệu chỉnh lại một lần nữa cho phù hợp với các trận lũ lớn, năm chọn để

kiểm định là trận lũ năm 2005, 20011

50

Hình 3.3: Chức năng tự động hiệu chỉnh thông số MIKE NAM

Bảng 3.2 Các thông số cần hiệu chỉnh và giới hạn của chúng

51

c. Kết quả hiệu chỉnh mô hình NAM năm 2002

Hình 3.4: Đường quá trình thực đo và Hình 3.5: Đường quá trình thực đo và tính

tính toán tại trạm Dừa, trận lũ 2002 toán tại trạm Yên Thượng, trận lũ 2002

Hình 3.6: Đường quá trình thực đo và Hình 3.7: Đường quá trình thực đo và

tính toán tại trạm Nghĩa Khánh, trận lũ tính toán tại trạm Hòa Duyệt, trận lũ

2002 2002

52

Hình 3.8: Đường quá trình thực đo và

tính toán tại trạm Sơn Diệm, trận lũ

2002

Chỉ tiêu

Nash

Sai số đỉnh lũ (%)

Sai số thời điểm xuất hiện đỉnh lũ

Trạm

Dừa

0.55

1h

6.3

Yên Thượng

0.81

1h

2.2

Nghĩa Khánh

0.77

0h

6.2

Hòa Duyệt

0.79

1h

4.7

Sơn Diệm

0.94

0h

3

Bảng 3.3: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng hiệu chỉnh mô hình

Năm 2007

Hình 3.9: Đường quá trình thực đo và Hình 3.10: Đường quá trình thực đo và

tính toán tại trạm Dừa, trận lũ 2007 tính toán tại trạm Yên Thượng, trận lũ

2007

53

Hình 3.11: Đường quá trình thực đo và Hình 3.12: Đường quá trình thực đo và

tính toán tại trạm Nghĩa Khánh, trận lũ 2007 tính toán tại trạm Hòa Duyệt, trận lũ 2007

Hình 3.13: Đường quá trình thực đo và tính

Bảng 3.4: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng hiệu chỉnh mô hình

Chỉ tiêu

Nash

Sai số đỉnh lũ (%)

Sai số thời điểm xuất hiện đỉnh lũ

Trạm

5.6

1h

Dừa

0.84

0.2

5h

Yên Thượng

0.76

7.5

1h

Nghĩa Khánh

0.83

2.6

0h

Hòa Duyệt

0.86

1.4

4h

Sơn Diệm

0.88

toán tại trạm Sơn Diệm, trận lũ 2007

54

Năm 2010

Hình 3.14: Đường quá trình thực đo và Hình 3.15: Đường quá trình thực đo và

tính toán tại trạm Dừa, trận lũ 2010 tính toán tại trạm Yên Thượng, trận lũ

2010

Hình 3.16: Đường quá trình thực đo và Hình 3.17: Đường quá trình thực đo và

tính toán tại trạm Nghĩa Khánh, trận lũ tính toán tại trạm Hòa Duyệt, trận lũ

2010 2010

55

Chỉ tiêu

Nash

Sai số đỉnh lũ (%)

Sai số thời điểm xuất hiện đỉnh lũ

Trạm

Dừa

0.87

0.09

1.25h

Yên Thượng

0.87

-0.04

1h

Nghĩa Khánh

0.86

-0.01

0.5h

Hòa Duyệt

0.96

0.002

0h

Sơn Diệm

0.94

-0.104

0h

Bảng 3.5: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng hiệu chỉnh mô hình

Để kiểm tra độ ổn định của mô hình NAM với bộ thông số đã tối ưu được

cho các trạm trên sông Lam, luận văn đã nghiên cứu đã tiến hành kiểm nghiệm mô

hình NAM với bộ thông số đã tối ưu dựa trên 2 năm số liệu độc lâp (2005, 2011)

d. Kết quả kiểm định mô hình NAM

Năm 2005

Hình 3.19: Đường quá trình thực đo và Hình 3.20: Đường quá trình thực đo và

tính toán tại trạm Dừa, trận lũ 2005 tính toán tại trạm Yên Thượng, trận lũ

2005

56

Hình 3.21: Đường quá trình thực đo và Hình 3.22: Đường quá trình thực đo và

tính toán tại trạm Nghĩa Khánh, trận lũ tính toán tại trạm Hòa Duyệt, trận lũ

2005 2005

Hình 3.23: Đường quá trình thực đo và

Bảng 3.6: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng kiểm định mô hình

Chỉ tiêu

Nash

Sai số đỉnh lũ (%)

Sai số thời điểm xuất hiện đỉnh lũ

Trạm

Dừa

0.69

1h

0.1

Yên Thượng

0.75

4h

3.8

Nghĩa Khánh

0.78

0h

1.5

Hòa Duyệt

0.89

1h

0.3

Sơn Diệm

0.82

4h

0.2

tính toán tại trạm Sơn Diệm, trận lũ 2005

57

Năm 2011

Hình 3.24: Đường quá trình thực đo và Hình 3.25: Đường quá trình thực đo và

tính toán tại trạm Dừa, trận lũ 2011 tính toán tại trạm Yên Thượng, trận lũ

2011

Hình 3.26: Đường quá trình thực đo và Hình 3.27: Đường quá trình thực đo và

tính toán tại trạm Nghĩa Khánh, trận lũ tính toán tại trạm Hòa Duyệt, trận lũ

2011 2011

58

Hình 3.28: Đường quá trình thực đo và

tính toán tại trạm Sơn Diệm, trận lũ 2011

Chỉ tiêu

Nash

Sai số đỉnh lũ (%)

Sai số thời điểm xuất hiện đỉnh lũ

Trạm

Dừa

0.89

-0.07

0.5h

Yên Thượng

0.76

0.05

3h

Nghĩa Khánh

0.91

0.016

0.5h

Hòa Duyệt

0.77

-0.023

1.25h

Sơn Diệm

0.82

0.15

4h

Sau tính toán hiệu chỉnh cho 3 năm và kiểm định cho 2 năm với các bộ thông

Bảng 3.7: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng hiệu chỉnh mô hình

số khác nhau và tính toán đánh giá kết quả mô phỏng. Bộ thông số mô phỏng trên

đây là cho kết quả phù hợp. Bộ thông số mô phỏng dòng chảy đến các trạm đều cho

kết quả tương đối tốt với các chỉ tiêu sử dụng để đánh giá kết quả. Quá trình lũ dùng

để kiểm định và hiệu chỉnh đều đạt kết quả tốt, chỉ số Nash trên 0.8; năm 2011 tại

Yên Thượng và Hòa Duyệt chỉ số Nash đạt mức xấp xỉ 0.8 do dạng đường quá trình

lũ thực tế với nhiều đỉnh lũ liên tiếp nên quá trình mô phỏng dạng đường chưa hoàn

toàn sát với thực tế.

Sai số đỉnh của trận lũ năm 2002 nằm trong giới hạn sai lệch khoảng 0,1%-

3,8% điển hình là trận lũ năm 2011 đỉnh lũ mô phỏng ứng với bộ thông số tìm được

59

gần như sát so với đo đạc thực tế chỉ sai lệch khoảng 0,01%. sai số đỉnh của các trận

lũ cho kết quả sai lệch đỉnh lớn nhất là 0,5h hoặc đỉnh lũ mô phỏng trùng với đỉnh

lũ thực đo.

3.3 Tính toán dòng chảy lũ

3.3.1. Tính toán hiệu chỉnh mô hình HEC-RAS

a. Tích hợp và kết nối mô hình NAM-MIKE11 với mô hình HEC-RAS

- Biên trên: Quá trình lưu lượng là kết quả tính của mô hình NAM-MIKE11 cho các

lưu vực bộ phận. Trên nhánh sông Ngàn Sâu là kết qủa quá trình lưu lượng của trạm

thủy văn Hòa Duyệt, nhánh sông Ngàn Phố là kết qủa quá trình lưu lượng của trạm

thủy văn Sơn Diệm, nhánh sông Cả là quá trình lũ tại trạm Dừa.

- Biên nhập lưu khu giữa: Là kết quả tính toán dòng chảy từ mô hình NAM-

MIKE11 cho các lưu vực bộ phận khu giữa của các nhánh sông nhỏ vùng trung và

hạ lưu sông.

- Biên dưới: Là đường quá trình mực nước triều tương ứng tại trạm triều Cửa Hội.

- Trạm hiệu chỉnh: Số liệu mực nước thực đo tại trạm Linh Cảm, Đô Lương, Yên

Thượng, Nam Đàn, Chợ Tràng được dùng làm số liệu hiệu chỉnh kết quả tính toán

của mô hình.

Tích hợp mô hình thủy văn (NAM-MIKE11) vào mô hình thủy lực HEC-

RAS là một công việc hết sức quan trọng vì mô hình thủy lực HEC-RAS chỉ diễn

toán dòng chảy trong sông mà không tính được lượng dòng chảy sinh ra ở các lưu

vực khu giữa vì vậy cần phải tích hợp mô hình NAM để mô hình này giúp HEC-

RAS gom toàn bộ lượng nước được sinh ra ở các khu vực khu giữa này tham gia

vào dòng chảy trong sông.

b. Các thông số cơ bản của mô hình

+ Mô hình HEC-RAS được thiết lập chỉ sử dụng mô đun thủy động lực học

(hydrodynamic only).

+ Hệ số nhám của mô hình được xác định theo số Manning. Các giá trị

độ nhám trong lòng dẫn và độ nhám trên bãi được gán như sau: n = 0.035

60

* Điều kiện biên của mô hình

Giá trị dòng chảy tại khu vực thượng lưu sẽ được lấy từ mô hình NAM-

MIKE11 khi được kết nối trong mô hình HEC-RAS, HEC-GeoRAS. Các giá trị đó

thể hiện là sự trao đổi dữ liệu giữa hai mô hình NAM-MIKE11 và HEC-RAS, sử

dụng phần mềm HEC-DSS

* Xây dựng sơ đồ mạng lưới thủy lực tính toán

Sơ đồ tính thủy lực cho hệ thống sông Lam tương đối phức tạp. Hệ thống

sông có nhiều nhánh nối với nhau, khi có lũ lớn tràn về mực nước các nhánh sông

chảy qua vùng đồng bằng hạ lưu đều tràn bờ gây lũ lụt nghiêm trọng. Trên cơ sở

phân tích thực trạng dòng chảy, mô hình lũ khu vực hạ lưu sông Lam được sơ đồ

hoá nhằm mô phỏng cả dòng chảy trong sông (thông qua các nhánh sông) và dòng

tràn trên mặt đất (thông qua các ô chứa). Các nhánh sông liên kết với nhau qua các

nút sông còn các ô chứa liên kết với nhau và với sông lân cận bằng các dòng tràn

qua biên của chúng. Mạng sông đưa vào tính toán thuỷ lực vùng hạ lưu hệ thống

sông Lam bao gồm toàn bộ dòng chính sông Cả, sông La, sông Lam, sông Ngàn

Phố, sông Ngàn Sâu. Căn cứ vào mục tiêu, nhiệm vụ, phương pháp tính toán và cơ

sở tài liệu cơ bản đã có để lập ra sơ đồ tính toán thuỷ lực HEC - RAS trên hệ thống

sông Lam. Toàn bộ địa hình lòng sông sử dụng trong tính toán thuỷ lực đều theo hệ

cao độ Quốc gia.

61

Hình 3.29 Sơ đồ tính toán thủy lực mạng lưới sông

Hệ thống sông Lam được sơ đồ hóa thành 5 sông, 17 đoạn, 10 nút sông, 4 biên

và 115 mặt cắt ngang. Hệ thống sông Lam có cấu tạo mạng lưới tương đối phức tạp

và có rất nhiều nhánh sông, hình dạng mặt cắt biến đổi qua từng đoạn, từng nhánh

sông nên khó xác định hình dạng mặt cắt sông đặc trưng, khoảng cách giữa các mặt

cắt là không đều nhau và có xu hướng thưa ở đoạn thượng lưu và dày ở đoạn hạ lưu.

4 nút sông gồm: sông Cả, sông La, sông Lam, sông Ngàn Phố, sông Ngàn Sâu. 5

biên gồm 4 biên trên và 1 biên dưới và các nút nhập lưu khu giữa: - Biên trên (Biên

lưu lượng): + Trạm Thủy văn Hòa Duyệt trên sông Ngàn Sâu + Trạm Thủy văn Sơn

Diệm trên sông Ngàn Phố, trạm Dừa trên sông Cả, Thác Muối trên sông Giăng -

Biên dưới (Biên mực nước): + Tại Cửa Hội trên sông Lam + Mạng lưới hệ thống

sông hạ lưu lưu vực sông Lam được mô phỏng (Hình 3.29)

- Nhập lưu khu giữa: Dòng chảy từ các lưu vực nhập lưu khu giữa được xác

định thông qua mô hình thuỷ văn NAM-MIKE11.

62

Hình 3.30 Sơ đồ tính toán mặt cắt sông

* Xác định bộ thông số mô hình thủy lực HEC – RAS

Phương pháp xác định: Dò tìm bộ thông số thuỷ lực trong mô hình thủy lực

HEC-RAS trong đó yếu tố quan trọng là hệ số nhám Manning. Thông số mô hình

HEC-RAS là phù hợp nếu dạng quá trình lũ và đỉnh lũ mô phỏng sát với thực tế.

Mô hình thủy lực hoạt động theo nguyên tắc bảo toàn khối lượng, do vậy khi tổng

lượng lũ tính toán hay lưu lượng đỉnh lũ bị thấp hơn (hoặc cao hơn) thực đo quá

nhiều thì bộ thông số của mô hình là không phù hợp và các chỉ tiêu đánh giá không

cho kết quả tốt. Thông số thuỷ lực được xác định thông qua các bước hiệu chỉnh và

kiểm định mô hình với phương pháp sử dụng là thử sai, hệ số nhám tại các đoạn của

sông là khó xác định chính xác trước, các chương trình tính toán thuỷ lực phải tìm

cách hiệu chỉnh sao cho kết quả tính toán phù hợp với thực đo. Mạng lưới sông

được phân chia thành 5 sông (sông Cả, sông La, sông Lam, sông Ngàn Phố, sông

Ngàn Sâu), mỗi đoạn sông được gắn liền với một giá trị nhám tương ứng cho các

mặt cắt. Khi hiệu chỉnh có thể hiệu chỉnh giá trị nhám cho từng mặt cắt. Nguyên tắc

chung là tăng nhám làm đường quá trình tăng cao, giảm nhám thì đường quá trình

63

xuống thấp. Cùng một cấp mực nước quá trình lũ lên thường có giá trị nhám cao

hơn quá trình nước xuống.

Hình 3.31 Thông số nhám của mô hình HEC-RAS

Kết quả hiệu chỉnh mô hình HEC-RAS

Trận lũ năm 2002

Hình 3.32: Đường quá trình mực nước Hình 3.33: Đường quá trình mực nước

thực đo và tính toán tại trạm Đô Lương, thực đo và tính toán tại trạm Yên

trận lũ 2002 Thượng, trận lũ 2002

64

Hình 3.34: Đường quá trình mực nước Hình 3.35: Đường quá trình mực nước

thực đo và tính toán tại trạm Nam Đàn, thực đo và tính toán tại trạm Linh Cảm,

trận lũ 2002 trận lũ 2002

Hình 3.36: Đường quá trình

mực nước thực đo và tính toán

tại trạm Chợ Tràng, trận lũ

2002

Chỉ tiêu

Sai số thời điểm

Hmax

Trạm

Nash

xuất hiện đỉnh lũ

Thực đo

Tính toán

Sai số (m)

(h/ngày)

Đô Lương

15.36

15.42

-0.06

0.74

0

Yên Thượng

9.27

9.24

0.03

0.84

0

Nam Đàn

7.8

7.77

0.03

0.77

0

Linh Cảm

7.46

7.45

0.01

0.85

0

Chợ Tràng

5.31

5.35

-0.04

0.89

0

Bảng 3.8: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng hiệu chỉnh mô hình

65

Trận lũ năm 2007

Hình 3.37: Đường quá trình mực nước Hình 3.38: Đường quá trình mực nước

thực đo và tính toán thực đo và tính toán

tại trạm Đô Lương, trận lũ 2007 tại trạm Yên Thượng, trận lũ 2007

Hình 3.39: Đường quá trình mực nước Hình 3.40: Đường quá trình mực nước

thực đo và tính toán thực đo và tính toán

tại trạm Nam Đàn, trận lũ 2007 tại trạm Chợ Tràng, trận lũ 2007

66

Chỉ tiêu

Hmax

Trạm

Nash

Thực đo

Tính toán

Sai số (m)

Sai số thời điểm xuất hiện đỉnh lũ (h/ngày)

17.88

Đô Lương

17.67

-0.27

0.92

0

9.78

Yên Thượng

9.78

0

0.94

0

7.76

Nam Đàn

7.96

0.2

0.87

0

5.54

Chợ Tràng

4.72

0.8

0.94

0

Bảng 3.9: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng hiệu chỉnh mô hình

Trận lũ năm 2010

Hình 3.41: Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán tại trạm Đô Lương, trận lũ 2010 Hình 3.42: Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán tại trạm Yên Thượng, trận lũ 2010

Hình 3.43: Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán tại trạm Nam Đàn, trận lũ 2010 Hình 3.44: Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán tại trạm Chợ Tràng, trận lũ 2010

67

Chỉ tiêu

Hmax

Trạm

Nash

Thực đo

Tính toán

Sai số (m)

Sai số thời điểm xuất hiện đỉnh lũ (h/ngày)

Đô Lương

14.47

0.66

0.95

0

15.43

Yên Thượng

8.74

0.01

0.96

0

8.75

Nam Đàn

7.44

0.01

0.94

0

7.45

Chợ Tràng

7.26

0.04

0.93

0

7.3

Bảng 3.10: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng hiệu chỉnh mô hình

- Kết quả kiểm định mô hình HEC-RAS

Trận lũ năm 2005

Hình 3.45: Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán tại trạm Đô Lương, trận lũ 2005 Hình 3.46: Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán tại trạm Yên Thượng, trận lũ 2005

Hình 3.47: Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán tại trạm Nam Đàn, trận lũ 2005 Hình 3.48: Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán tại trạm Linh Cảm, trận lũ 2005

68

Chỉ tiêu

Sai số thời điểm

Hmax

Trạm

Nash

xuất hiện đỉnh lũ

Thực đo

Tính toán

Sai số (m)

(h/ngày)

Đô Lương

16.98

16.54

0.44

0.93

0

Yên Thượng

8.82

8.58

0.24

0.92

0

Nam Đàn

7.23

7.23

0

0.92

0

Linh Cảm

4.74

4.58

0.16

0.96

0

Chợ Tràng

3.4

3.51

-0.11

0.95

0

Bảng 3.11: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng kiểm định mô hình

Trận lũ năm 2011

Hình 3.49: Đường quá trình mực nước Hình 3.50: Đường quá trình mực nước

thực đo và tính toán tại trạm Đô Lương, thực đo và tính toán tại trạm Yên

trận lũ 2011 Thượng, trận lũ 2011

69

Hình 3.51: Đường quá trình mực nước Hình 3.52: Đường quá trình mực nước

thực đo và tính toán tại trạm Nam Đàn, thực đo và tính toán tại trạm Chợ Tràng,

trận lũ 2011 trận lũ 2011

Sử dụng 3 trận lũ các năm 2002, 2007, 2010 lựa chọn xác định bộ thông số của

vùng hạ lưu hệ thống sông Lam. Sau nhiều lần tính toán thử sai với các bộ thông số

khác nhau thì xác định bộ thông số thủy lực của hệ thống sông, với bộ thông số đó

ta kiểm định mô hình 2 năm 2005, 2011:

Chỉ tiêu

Sai số thời điểm

Hmax

Trạm

Nash

xuất hiện đỉnh lũ

Thực đo

Tính toán

Sai số (m)

(h/ngày)

Đô Lương

12.18

12.07

0.11

0.91

0

Yên Thượng

6.26

6.16

0.1

0.96

0

Nam Đàn

5.33

5.39

0.06

0.96

0

Chợ Tràng

3.86

3.89

0.03

0.84

0

Bảng 3.12: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng hiệu chỉnh mô hình

Kết quả kiểm định quá trình lũ trên hệ thống sông Lam với trận lũ 2005,

2011 bằng mô hình thủy lực một chiều HEC-RAS, cho thấy rằng có sự phù hợp

70

giữa kết quả tính toán và thực đo về hình dạng đường quá trình dòng chảy. Kết quả

tính đánh giá sai số (bảng 3.12) cho hệ số NASH cho các trạm với kết quả tốt dao

động trên 0.8 và hệ số tương quan R nằm trong khoảng từ 0.89 đến 0.99. Các đường

quá trình mực nước tính toán và thực đo tại các trạm cho thấy phần chân lũ lên và

xuống thì kết quả mô phỏng là khá đạt, tuy nhiên phần đỉnh lũ có sự chênh là tương

đối nhưng vẫn nằm trong phạm vi có thể chấp nhận được. Sự sai lệch này có thể là

do rất nhiều nguyên nhân tác động như số liệu dòng chảy đầu vào, điều kiện ban

đầu của lưu vực, đặc điểm địa hình lòng sông và số liệu biên triều tại cửa sông.

Kết quả kiểm định với trận lũ năm 2005, 2011 nhằm đánh giá độ chính xác

khi mô phỏng thủy lực kết quả tính toán và số thực đo tại các trạm kiểm tra cho thấy

kết quả tương đối phù hợp. Các kết quả tính toán có sự đồng dạng, cùng pha với các

số liệu thực tế, chênh lệch đỉnh tại 4 trạm là không nhiều tuy nhiên trạm Yên

Thượng, Đô Lương chênh lệch đỉnh là 0.1m. Đánh giá kết quả với hệ số NASH cho

kết quả rất tốt nằm trong khoảng trên 0,8. Với kết quả kiểm định như vậy thì bộ

thông số của mô hình hoàn toàn có thể ứng dụng vào các bước tính toán tiếp theo.

3.4 Tính toán lũ thiết kế

- Việc tính đặc trưng dòng chảy lũ thiết kế được thực hiện từ tài liệu dòng chảy

lũ, xác định quá trình lũ thiết kế bằng phương pháp thu phóng cùng tần suất.

Từ đường tần suất lý luận ta sẽ xác định định được đỉnh lũ ứng với các tần suất

thiết kế.

Ta có

KNamĐàn = QNamĐàn/QTK

KDừa. QDừa = KNamĐàn. QNamĐàn

Tính ra: KDừa = KNamĐàn. QNamĐàn/ QDừa

Từ QTK 1% tính được KNamĐàn 1%

KChợTràng 1% = KNamĐàn 1% + 0.3 KNamĐàn 1%

KLinhCảm 1% = KChợTràng 1% - 0.7 KChợTràng 1%

71

KSơnDiệm 1% = KLinhCảm 1% - 0.55 KLinhCảm 1%

KHòaDuyệt 1% = KLinhCảm 1% - 0.45 KLinhCảm 1%

Tương tự tính với tần suất 0.5%

TT Trạm Qm QMp=1% QMp=0.5% KQ1% KQ0.5%

1 Dừa 10200 11045.8 12215.4 1.082922 1.197588

2 Sơn Diệm 3700 5419.2 6208.2 1.464649 1.677892

3 Hòa Duyệt 2790 4247.2 4650.3 1.522294 1.666774

4 Thác Muối 1202 1208.6 1311.9 1.005491 1.091431

5 Cửa Hội 199 237.6 247.7 1.19397 1.244724

Hình 3.53 Đường tần suất Qmax các năm tại trạm Nam Đàn

72

Hình 3.54 Đường tần suất Qmax các năm tại trạm Chợ Tràng

3.5 Mô phỏng lũ năm 1978

Hình 3.55: Menu chạy mô hình HEC-RAS

73

- Kết quả mô phỏng trận lũ 1978 bằng mô hình HEC-RAS

Hình 3.56: Đường quá trình lũ 1978 tại Đô Lương mô phỏng bằng mô hình HEC-RAS

Hình 3.57: Đường quá trình lũ 1978 tại Yên Thượng mô phỏng bằng mô hình HEC-RAS

74

Hình 3.58: Đường quá trình lũ 1978 tại Nam Đàn mô phỏng bằng mô hình HEC-RAS

Hình 3.59: Đường quá trình lũ 1978 tại Linh Cảm mô phỏng bằng mô hình HEC-RAS

75

Hình 3.60: Đường quá trình lũ 1978 tại Chợ Tràng mô phỏng bằng mô hình HEC-RAS

3.6 Xây dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Lam

Hình 3.61: Quy trình xây dựng bản đồ ngập lụt bằng mô hình HEC-GeoRAS

76

3.6.1 Xây dựng miền tính phần hạ lưu lưu vực sông Lam

Phần hạ lưu sông Lam được khoanh vùng nghiên cứu như sau:

- Đối với nhánh sông Cả: Tính từ sau trạm thủy văn Nam Đàn đến ngã ba của

sông Cả, sông La và sông Lam;

- Đối với nhánh sông La: Tính từ sau trạm thủy văn Linh Cảm đến ngã ba của

sông Cả, sông La và sông Lam;

- Đối với nhánh sông Lam: Tính từ ngã ba của sông Cả, sông La và sông Lam

ra đến cửa biển (trạm thủy văn Cửa Hội);

Tuy nhiên, do tính chất liên tục của dòng chảy cho nên đề tài đã lựa chọn

miền tính phía hạ lưu sông Lam được mở rộng hơn về phía thượng lưu như sau:

- Nhánh sông Cả: được mở rộng lên đến trạm Dừa

- Nhánh sông La: phía sông Ngàn Phố được kéo đến trạm Sơn Diệm và phía

sông Ngàn Sâu được kéo đến trạm Hòa Duyệt.

Như vậy, về mặt không gian theo vị trí các tuyến sông có thể khái quát hóa

miền tính cho phần hạ lưu sông Lam như hình dưới đây:

1

2

6

3

5

4

Hình 3.62 Trích xuất kết quả của mô hình thủy lực HEC-RAS

77

Sau khi tính toán chạy thủy lực tiến hành trích xuất kết quả mô hình thủy lực để đưa

vào phần mền HEC-GEORAS, lựa chọn giá trị lưu lượng (Q), mực nước(H) tại thời

điểm muốn hiển thị kết quả bản đồ ngập lụt. Có thể lựa chọn giá trị tại thời điểm lớn

nhất hoặc tại thời điểm xuất hiện đỉnh lũ. Kết quả trích xuất có dạng đuôi . sdf

(hình 3.63) và sau đó được chuyển về dạng .xml để xử lý trên phầm mềm ARCGIS

10.1 nhằm xây dựng các vùng ngập lụt với độ sâu ngập khác nhau.

Hình 3.63: Trích xuất giá trị mực nước lớn nhất ứng với trận lũ tháng năm 1978

Sau khi trích xuất, chuyển đổi dữ liệu kết quả thủy lực tiến hành liên kết các dữ liệu

với nhau để tiến hành quá trình xử lý HEC-GEORAS để xây dựng bản đồ ngập lụt.

78

Hình 3.64: Thiết lập kết quả mô phỏng thủy lực và địa hình hạ du sông Lam

3.6.2 Kết quả xây dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu lưu vực sông Lam

Hình 3.65 Bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Lam năm 1978

79

Hình 3.66 Bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Lam tần suất 1%

Hình 3.67 Bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Lam tần suất 0.5%

80

Tính toán ngập lụt theo kịch bản ứng với tần suất 1%, 0,5%

Bản đồ ngập lụt được xây dựng từ bản đồ DEM địa hình với độ phân giải là 50x50

m. Kết quả tính toán thủy lực bằng mô hình HEC-RAS sẽ được nhập vào ArcGIS

bằng HEC-GeoRAS. Phần mềm HEC-GeoRAS sẽ tạo bề mặt nước từ kết quả tính

toán thủy lực từ cao độ mực nước trong sông và trong các ô chứa. Độ sâu ngập lụt

bằng cao độ mặt nước trừ đi cao độ của DEM địa hình. Những điểm ngập là những

điểm có cao độ mặt nước lớn hơn cao độ của địa hình. Kết quả của bản đồ ngập lụt

sẽ cho ta diện tích ngập và độ sâu ngập lụt tương ứng với mực nước tại một thời

điểm nhất định.

Hình 3.68 Kết quả tính mức độ ngập và diện ngập

Tổng diện tích ngập lụt năm 1978 ứng với tần suất 1% và 0,5%

TT Kịch bản Tổng diện ngập (ha)

1 1978 90519

2 1% 98143

3 0.5% 102909

81

3.7 Nhận xét

Các kết quả đạt được trong việc mô phỏng dòng chảy lũ cho thấy mô hình đã

thể hiện sự phân phối dòng chảy trên lưu vực khá phù hợp so với thực tế, hình ảnh

tổng quan về tình hình lũ và ngập lụt trên lưu vực.

Kết quả tính toán của mô hình là cơ sở cho việc phân tích đánh giá lại các

trận lũ đã xảy ra trong quá khứ, chạy hiệu chỉnh lũ các năm 2002, 2007, 2010 và

kiểm định lũ các năm 2005, 2011

HEC-GeoRAS là mô hình sử dụng để tích hợp giữa dữ liệu GIS và kết quả

mô phỏng thủy lực bằng mô hình HEC-RAS. Nó được chạy trên môi trường

ArcGIS dựa trên trao đổi "dữ liệu hai chiều" giữa HEC-RAS và ArcGIS. HEC-

GeoRAS xây dựng một mặt lưới nước và so sánh dựa trên dữ liệu này với DEM để

tạo độ sâu ngập lụt và thời gian dựa trên thông tin riêng từ HEC-RAS cần phải tính

toán xây dựng bản đồ ngập lụt, sử dụng để hiệu chỉnh và kiểm định quá trình diễn

toán thủy lực, tuy nhiên do hạn chế về số liệu đo đạc điều tra vết lũ cũng như số liệu

thống kê tình hình ngập lụt về các trận lũ, nên trong khuôn khổ luận văn chỉ tiến

hành xây dựng bản đồ để đánh giá và kiểm định bộ thông số mô hình với trận lũ xảy

ra năm 1978 với các số liệu ngập lụt thu thập được.

Sử dụng mô hình NAM-MIKE11 và HEC-RAS hiệu chỉnh tìm được bộ

thông số mô phỏng lũ lưu vực sông Lam.

Việc ứng dụng mô hình NAM-MIKE11 và HEC-RAS, HEC-GeoRAS xây

dựng bản đồ ngập lụt cho kết quả đáng tin cậy.

82

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Kết luận

Sông Lam là một trong những lưu vực lớn ở Việt Nam và có vị trí chiến lược

quan trọng trong quá trình phát triển kinh tế của vùng Bắc Trung Bộ nói riêng và cả

nước nói chung. Tuy nhiên vùng hạ lưu lưu vực sông Lam là vùng thường xuyên

chịu ảnh hưởng của các trận bão lũ lớn kết hợp với điều kiện địa hình phức tạp gây

hiện tượng úng ngập với độ sâu ngập phổ biến từ 2 ÷ 4 m làm thiệt hại đến đời sống

dân sinh và sự phát triển kinh tế trong vùng. Chính vì vậy, luận văn tiến hành

nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu lưu vực sông Lam mục đích cảnh báo

ngập lụt để góp phần giảm thiểu nguy cơ ảnh hưởng của lũ lụt gây ra cho khu vực.

Bên cạnh đó bản đồ ngập lụt xây dựng được cũng là tài liệu tham khảo để các nhà

quy hoạch phát triển định hướng tương lai. Sau thời gian nghiên cứu ứng dụng bộ

mô hình HEC vào để xây dựng bản đồ ngập lụt cho vùng hạ lưu lưu vực sông Lam,

luận văn đã hoàn thành với các nội dung chính sau:

- Luận văn đã làm rõ hơn về điều kiện địa lý tự nhiên, kinh tế xã hội, khí

hậu… ảnh hưởng đến lũ lưu vực sông Lam.

- Luận văn nghiên cứu và phân tích những đặc trưng lũ trên lưu vực sông

Lam như lưu lượng lớn nhất, tổng lượng lũ, cường suất lũ lớn nhất, thời gian xuất

hiện đỉnh và duy trì lũ.

- Xác định được quá trình lũ thiết kế với tần suất lũ 1% và 0,5% để xác

định biên đầu vào tính toán ngập lụt cho các kịch bản.

- Luận văn đã nghiên cứu lựa chọn tích hợp mô hình NAM-MIKE11,

HEC-RAS, HEC-GEORAS đển xây dựng bản đồ ngập lụt cho độ chính xác khá tin

cậy với 3 kịch bản là lũ lịch sử 1978, tần suất lũ 1% và 0,5%

- Các nghiên cứu trước đây về xây dựng bản đồ ngập lụt mới chỉ nghiên

cứu vùng hạ lưu sông Lam, luận văn đã nghiên cứu thêm phần trung lưu.

- Dựa vào bản đồ ngập lụt chỉ ra được huyện, xã bị ngập, diện ngập, mức

ngập, đáp ứng mục tiêu phòng chống lũ đến năm 2020.

83

- Do điều kiện về thời gian, số liệu và hạn chế của bản thân bên cạnh những

kết quả đạt được thì luận văn vẫn còn một số hạn chế như sau:

- Số liệu về điều tra lũ thực tế còn hạn chế

- Tài liệu địa hình thu thập có tỷ lệ nhỏ do vậy bản đồ DEM xây dựng được

chưa chi tiết, đặc biệt tại các khi vực vùng trũng có độ dốc nhỏ .

- Do điều kiện về số liệu Khí tượng Thủy văn một số trạm chỉ đo đạc với thời

khoảng đo 6h do vậy việc xác chính xác đỉnh lũ gặp khó khăn.

Kiến nghị và hướng nghiên cứu tiếp theo

- Để có đầy đủ số liệu và kết quả tính toán chính xác hơn cần phải bổ sung thêm

một số trạm Khí tượng, Thủy văn trên lưu vực. Tăng cường công tác khảo sát, đo

đạc địa hình, các mặt cắt sông, xây dựng bản đồ địa hình cho lưu vực, nhất là vùng

hạ lưu hệ thống sông.

- Cần có nghiên cứu sâu hơn về cảnh báo ngập lụt thời gian thực thì sẽ cho kết quả

phòng chống lũ tốt hơn.

- Về bản thân sau khi nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt cho hạ lưu sông Lam có

định hướng nghiên cứu tiếp theo là nghiên cứu ảnh hưởng của các công trình hồ

chứa xả lũ gây ngập lụt cho hạ lưu, kết hợp với dự báo mưa số trị, vệ tinh… nhằm

lựa chọn xây dựng phương pháp tính toán kết hợp với điều kiện thực tế trên lưu vực

đề xuất các giải pháp nhằm giảm nhẹ thiệt hại do ngập lụt gây ra.

84

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Hoàng Thái Bình (2009), luận văn thạc sĩ, Xây dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu hệ

thống sông Nhật Lệ (Mỹ Trung – Tán Lu – Đồng Hới).

2. Trần Duy Kiều, “Nghiên cứu quản lý lũ lớn lưu vực sông Lam”, Luận án Tiến sỹ

năm 2012.

3. Trần Duy Kiều, “Nghiên cứu tổ hợp lũ lớn lưu vực sông Lam” (Tạp chí KTTV

tháng 11/2012)

4. Trần Duy Kiều, “Nghiên cứu lũ và xây dựng phương án cảnh báo lũ trên lưu vực

sông Ngàn Phố”.

5. Nguyễn Hữu Khải, Nguyễn Thanh Sơn (2003), Mô hình toán thủy văn, Nhà xuất

bản Đại học Quốc gia Hà Nội.

6. Ts. Đặng Thanh Mai (2010), Nghiên cứu ứng dụng mô hình WETSPA và

HECRAS mô phỏng, dự báo quá trình lũ trên hệ thống sông Thu Bồn – Vu Gia,

Trung tâm Khí tượng Thủy văn quốc gia.

7. Ks. Hoàng Thị Nguyệt Minh (2005), ứng dụng mô hình HEC-RAS nghiên cứu

tính toán lũ lụt cho hệ thống sông Thu Bồn – Vu Gia ,Trường Cao đằng Tài nguyên

và Môi trường.

8. Lê Văn Nghinh (1998), Giáo trình kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa

lý, Nhà xuất bản xây dựng.

9. Ts. Nguyễn Hoàng Sơn (2006), Nghiên cứu ứng dụng mô hình dự báo lũ cho

sông Vu Gia – Thu Bồn, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi và môi trường.

10. Hoàng Thanh Tùng, “Nghiên cứu dự báo lũ trung hạn lưu vực sông Cả”. NCS

Trường Đại học Thủy Lợi.

11. Ts. Trần Thục và nnk (2001), Báo cáo tổng kết đề tài “Xây dựng bản đồ

nguy cơ ngập lụt tỉnh Quảng Nam”, Sở Khoa học Công nghệ và Môi trường tỉnh

Quảng Nam

85

12. Bộ môn tính toán Thủy văn – Trường Đại học Thủy lợi (2004), Bài tập thực

hành viễn thám và GIS.

13. Trần Thanh Xuân (2000), Lũ lụt và cách phòng chống, Nhà xuất bản Khoa học

kỹ thuật Hà Nội.

Tiếng Anh

14. HEC (Hydrologic Engineering Center) (2009), MIKE NAMHydrologic

Modeling System, User’s Manual, US Army Corps of Engineers, American.

15. HEC (Hydrologic Engineering Center) (2010), HEC-RAS River Analysis

System, User’s Manual, Hydrologic Engineering Center

16. HEC (Hydrologic Engineering Center), (2010), HEC-RAS River Analysis

System, Hydraulic Reference Manual. Hydrologic Engineering Center

17. HEC (Hydrologic Engineering Center), (2010), HEC-RAS River Analysis

System, Applications guide. Hydrologic Engineering Center

18. HEC (Hydrologic Engineering Center), (2001), UNET, One-Dimensional

Unsteady Flow Through a Full Network of Open Channels, Hydraulic Reference

19. http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-hms/

86

Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu đặc trưng lũ phục vụ cảnh báo ngập lụt hạ lưu lưu vực sông Lam

Chủ đề:

Luận văn thạc sĩ quản lý

Luận văn thạc sĩ quản lý dự án

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

Phạm Trường Giang

NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG LŨ

PHỤC VỤ CẢNH BÁO NGẬP LỤT HẠ LƯU LƯU VỰC SÔNG LAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

Phạm Trường Giang

NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG LŨ

PHỤC VỤ CẢNH BÁO NGẬP LỤT HẠ LƯU LƯU VỰC SÔNG LAM

Chuyên ngành: Thủy văn học

Mã số : 60440224

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. TRẦN DUY KIỀU

Hà Nội – Năm 2014

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

1

2

3

4

- Mạng lưới sông suối

5

Hệ số

Hệ số

Độ dốc

Mật số

Lsông

Độ cao

không

hình

TT

Luu vực

F (km2)

bqlv

Bbq (m)

lưới sông

(km)

bq(m)

đối

dạng lưu

km/km2

(%o)

xứng

vực

0,60

-0,14

0,29

1,83

89

1

Sông Cả

27.200

531

294

0,22

0,27

2,57

38,2

2 S. Nậm Mô

3.970

173

960

-0,09

0,24

1,72

15,8

S. Giăng

1.050

77

492