Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu lưu vực sông Ba

MỤC LỤC

MỤC LỤC ............................................................................................................... i

DANH SÁCH CÁC BẢNG .................................................................................. iii

DANH SÁCH CÁC HÌNH ................................................................................... iv

LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... vi

MỞ ĐẦU .............................................................................................................. vii

CHƯƠNG 1. ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ XÃ HỘI KHU VỰC

NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN NGẬP LỤT ................................................ 10

1.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN LƯU VỰC NGHIÊN CỨU ................................. 10

1.1.1. Điều kiện tự nhiên................................................................................. 10

1.1.2. Đặc điểm mạng lưới sông ngòi ............................................................. 15

1.1.3. Đặc điểm khí tượng – khí hậu ............................................................... 19

1.1.4. Đặc điểm thủy văn ................................................................................ 27

1.2. ĐIỀU KIỆN KINH TẾ XÃ HỘI ................................................................. 29

1.2.1. Đặc điểm dân sinh kinh tế ..................................................................... 29

1.2.2. Đặc điểm kinh tế ................................................................................... 29

1.3. TÌNH HÌNH NGẬP LỤT HẠ LƯU SÔNG BA .......................................... 30

1.3.1. Tình hình ngập lụt ................................................................................ 30

1.3.2. Thiệt hại do ngập lụt ............................................................................. 30

1.3.3. Hiện trạng công trình phòng chống lũ và tiêu úng ................................ 32

1.3.4. Mục tiêu phòng chống lũ trên lưu vực ................................................... 33

1.3.5. Phương án quy hoạch phòng chống lũ .................................................. 34

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT ......... 36

2.1. TỔNG QUAN CHUNG .............................................................................. 36

2.1.1. Khái niệm về bản đồ ngập lụt ............................................................... 36

2.1.2. Các phương pháp xây dựng bản đồ ngập lụt ......................................... 36

2.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC MÔ HÌNH THỦY VĂN, THỦY LỰC TÍNH TOÁN

NGẬP LỤT ....................................................................................................... 37

2.2.1. Các mô hình mưa dòng chảy: ............................................................... 37

2.2.2. Mô hình thủy lực: ................................................................................. 38

2.2.3. Lựa chọn mô hình diễn toán ................................................................. 45

2.2.4. Cơ sở lý thuyết của mô hình .................................................................. 46

2.2.5. Các bước triển khai mô hình ................................................................. 61

2.3. GIỚI THIỆU QUY TRÌNH XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT ............... 62

2.3.1. Khái niệm hệ thống thông tin địa lý ...................................................... 62

2.3.2. Các phương pháp GIS xây dựng bản đồ ngập lụt [1, 2, 3] .................... 64

CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU 66

3.1. XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU .................................................................. 66

3.1.1. Tài liệu địa hình ................................................................................... 66

3.1.2. Tài liệu thủy văn ................................................................................... 69

3.1.3. Tài liệu điều tra vết lũ ........................................................................... 70

3.2. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY LỰC TÍNH TOÁN NGẬP LỤT KHU VỰC

NGHIÊN CỨU .................................................................................................. 71

3.2.1. Mô hình mưa rào dòng chảy NAM ........................................................ 71

3.2.2. Mô hình EFDC ..................................................................................... 74

3.2.3. Kết quả mô phỏng quá trình ngập lụt bằng mô hình EFDC .................. 79

3.3. TÍNH TOÁN NGẬP LỤT THEO TẦN SUẤT 1%, 2%, 5% VÀ 10%......... 87

3.4. XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT ........................................................... 89

3.4.1. Quy trình chuyển kết quả của mô hình EFDC sang GIS và xây dựng bản

đồ ngập lụt ..................................................................................................... 89

3.4.2. Kết quả xây dựng bản đồ ngập lụt ........................................................ 93

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................... 101

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 103

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1: Các đặc trưng chính của sông Ba và một số sông trong lưu vực ............... 16

Bảng 2: Tốc độ gió trung bình tháng và năm (Đơn vị: m/s) ................................... 20 Bảng 3: Nhiệt độ trung bình tháng và năm (Đơn vị: 0C) ........................................ 22

Bảng 4: Một số đặc trưng mưa năm (Đơn vị: mm) ................................................ 24

Bảng 5: Lượng mưa trung bình nhiều năm các tháng (Đơn vị: mm) ...................... 25

Bảng 6: Độ ẩm tuyệt đối trung bình tháng và năm (mb) ........................................ 26

Bảng 7: Độ ẩm tương đối trung bình tháng và năm (Đơn vị: %) ........................... 27

Bảng 8: Lưu lượng lũ lớn nhất tại một số trạm trên lưu vực sông Ba .................... 28

Bảng 9: Thiệt hại một số năm do ngập lũ vùng hạ lưu sông Ba ............................. 31

Bảng 10: Đặc trưng mặt cắt ngang sông trong sơ đồ tính toán thủy lực ................ 66

Bảng 11: Thông số chính đập đâng Đồng Cam [6] ............................................... 68

Bảng 12: Bảng đánh giá kết quả hiệu chỉnh mô hình NAM ................................... 73

Bảng 13: Bộ thông số mô hình NAM ..................................................................... 74

Bảng 14: Vị trí các mặt cắt thực đo [6] ................................................................. 77

Bảng 15: Chỉ tiêu đánh giá sai số thực đo và tính toán tại trạm Phú Lâm ............. 80

Bảng 16: Kết quả mô phỏng mực nước lũ tại các vị trí điều tra vết lũ ................... 80

Bảng 17: Chỉ tiêu đánh giá sai số thực đo và tính toán tại trạm Phú Lâm ............. 82

Bảng 18: Chỉ tiêu đánh giá sai số thực đo và tính toán tại trạm Phú Lâm ............. 84

Bảng 19: Thống kê diện tích ngập theo xã - phường hạ lưu sông Ba trận lũ tháng 11/2009

.............................................................................................................................. 85

Bảng 20: Tần suất lũ thiết kế tại trạm Củng Sơn - Sông Ba ................................... 88

Bảng 21: Diện tích lưu vực tại Củng Sơn và các vị trí nhập lưu ............................ 89

iii

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1. Bản đồ khu vực tỉnh Phú Yên (Tỉ lệ 1:600 000) ........................................ 11

Hình 2. Bản đồ mạng lưới sông lưu vực sông Ba .................................................. 18

Hình 3. Sơ đồ vùng hạ lưu sông Ba từ Củng Sơn đến cửa Đà Rằng .......................... 19

Hình 4. Bản đồ phân bố lượng mưa mùa mưa (tỉ lệ 1: 100 000) ............................ 25

Hình 5. Bản đồ phân bố lượng mưa mùa khô (tỉ lệ 1: 100 000) ............................. 25

Hình 6. Cấu trúc mô hình NAM [2]....................................................................... 47

Hình 7. Cấu trúc cơ bản mô hình EFDC [7, 10] ................................................... 48

Hình 8. Cấu trúc mô hình thủy động lực học EFDC [7, 10] .................................. 49

Hình 9. Miền lưới dạng Uniform Grid .................................................................. 50

Hình 10. Miền mô hình tạo dạng Expanding Grid ................................................. 51

Hình 11. Miền mô hình tạo dạng Centerline Dominant ......................................... 52

Hình 12. Lưới cong được tạo theo tùy chọn Equi-Distance Widths ....................... 52

Hình 13. Bảng tính thời gian sử dụng mô hình [7] ................................................ 53

Hình 14. Sơ đồ xây dựng bản đồ ngập lụt bằng phương pháp GIS ........................ 64

Hình 15. Sơ họa vị trí mặt cắt từ trạm Củng Sơn tới cửa Đà Rằng ........................ 67

Hình 16. Mặt cắt ngang phổ biến sông Ba ............................................................ 68

Hình 17. Bản đồ cao độ số độ cao DEM 30m x 30m khu vực nghiên cứu .............. 69

Hình 18. Sơ hoạ vị trí điều tra tra vết lũ tháng 10/1993 ........................................ 70

Hình 19. Biểu đồ lưu lượng tại Củng Sơn thực đo và tính toán tháng 10/1993 ...... 71

Hình 20. Biểu đồ lưu lượng tại Củng Sơn thực đo và tính toán tháng 11/2003 ...... 72

Hình 21. Biểu đồ lưu lượng tại Củng Sơn thực đo và tính toán tháng 11/2009 ...... 72

Hình 22. Sơ hoạ phạm vi mô phỏng hạ lưu sông Ba ............................................. 75

Hình 23. Phần mềm Delft 3D ................................................................................ 75

Hình 24. Giao diện làm việc chính của Delft 3D ................................................... 76

Hình 25. Cốt cao địa hình khu vực tính toán ......................................................... 77

Hình 26. Lưới tính toán và biên đầu vào cho mô hình ........................................... 78

Hình 27. Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo và tính toán trận lũ 10/1993 79

Hình 28. Mực nước tại thời điểm ngập lớn nhất .................................................... 81

Hình 29. Trường vận tốc tại thời điểm ngập lớn nhất trận lũ tháng 10/1993 ......... 81

Hình 30. Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo và tính toán trận lũ 11/2003 83

Hình 31. Trường vận tốc tại thời điểm ngập lớn nhất trận lũ tháng 11/2003 ......... 83

Hình 32. Biểu đồ đường quá trình mực nước thực đo và tính toán trận lũ 11/2009 84

Hình 33. Trường vận tốc tại thời điểm ngập lớn nhất trận lũ 11/2009 ................... 85

Hình 34. Ảnh vệ tinh hiện trạng ngập lụt khu vực sông Ba tháng 11/2009 ............ 87

Hình 35. Lưu lượng lớn nhất tại trạm Củng Sơn qua các năm .............................. 88

Hình 36. Đường tần suất lũ trạm Củng Sơn .......................................................... 89

Hình 37. Trích xuất kết quả độ sâu ngập lớn nhất từ mô hình EFDC .................... 90

Hình 38. Nội-ngoại suy độ sâu ngập lụt lớn nhất bằng công cụ Vertical mapper .. 91

Hình 39. Nền DEM được tạo ra từ phép nội-ngoại suy độ sâu ngập lụt lớn nhất... 91

Hình 40. Xây đựng đường contour phân cấp ngập lụt từ công cụ của vertical

mappper ................................................................................................................ 92

Hình 41. Bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Ba ứng với thời điểm ngập lụt lớn nhất tháng

10/2003 ................................................................................................................. 94

Hình 42. Bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Ba ứng với thời điểm ngập lụt lớn nhất tháng

11/2009 ................................................................................................................. 95

Hình 43. Bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Ba_Ứng với tần suất 1%............................ 96

Hình 44. Bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Ba_Ứng với tần suất 2%............................ 97

Hình 45. Bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Ba_Ứng với tần suất 5%............................ 98

Hình 46. Bản đồ ngập lụt hạ lưu sông Ba_Ứng với tần suất 10% .......................... 99

LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc sĩ khoa học: “Nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu

lưu vực sông Ba” được hoàn thành vào tháng 12 năm 2012 dưới sự hướng dẫn của

TS. Huỳnh Thị Lan Hương. Tác giả xin bày tỏ sự cám ơn chân thành tới TS. Huỳnh

Thị Lan Hương đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn

thành luận văn này, qua đây tác giả cũng bày tỏ sự cảm ơn chân thành tới PGS. TS

Nguyễn Hữu Khải đã có những định hướng bước đầu khi tác giả bắt đầu thực hiện

luận văn này.

Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô giáo trong khoa Khí tượng –

Thủy văn – Hải dương học đã giúp đỡ, tạo điều kiện tốt nhất cho tác giả trong quá

trình học tập và nghiên cứu luận văn.

Trong khuân khổ của luận văn, do thời gian và điều kiện hạn chế nên không

tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng

góp quý báu của độc giả và các đồng nghiệp.

Hà Nội, Ngày tháng 12 năm 2012

Tác giả

MỞ ĐẦU

i. Đặt vấn đề

Từ xưa tới nay lũ lụt luôn là mối đe dọa hàng đầu và đã gây ra nhiều thiệt hại

về người và của. Cùng với sự tăng trưởng của các ngành kinh tế và sự phát triển của

xã hội, đòi hỏi công tác quản lý, phòng chống thiên tai đặc biệt là lũ lụt nhằm đảm

bảo mức độ an toàn ngày càng cao và hạn chế đến mức thấp nhất về thiệt hại.

Trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội, việc khai thác tổng hợp tài nguyên

nước cho các mục đích khác nhau trên các hệ thống sông thuộc miền Trung nói

chung và lưu vực sông Ba nói riêng đã đem lại những giá trị to lớn về của cải xã hội

đóng vai trò quan trọng cho các ngành kinh tế trong tỉnh như: du lịch, công nghiệp,

thủy lợi, năng lượng, thủy sản, nông nghiệp...

Sông Ba là một trong những con sông lớn ở miền trung Trung Bộ Việt Nam với tổng diện tích lưu vực 14.132 km2 nằm trên địa phận 3 tỉnh Gia Lai, ĐakLak và

Phú Yên. Hàng năm, về mùa lũ, nước sông Ba dồn từ thượng lưu về gây ngập lụt

nghiêm trọng cho hạ lưu sông Ba. Lũ đã gây ngập lụt, thiệt hại khá lớn về người và

tài sản trên lưu vực. Mưa lũ gây chết người, nhà cửa bị ngập, bị sập, các công trình

hạ tầng cơ sở như trường học, bệnh viện bị hư hỏng, đường sá cầu cống công trình

thuỷ lợi bị sạt lở, bị vỡ và bồi lấp. Diện tích đất trồng trọt bị ngập lâu ngày làm cho

lúa, hoa màu và các loại cây trồng khác bị chết gây thất thu. Theo thống kê một số

năm gần đây cho thấy tình hình lũ lụt trên lưu vực ngày càng nghiêm trọng với mức

độ thiệt hại có xu thế ngày càng tăng:

Lũ năm 1990 thiệt hại 21,6 tỷ đồng; Lũ năm 1992 thiệt hại 51,5 tỷ đồng; Lũ

năm 1993 thiệt hại 394 tỷ đồng; Lũ năm 1995 thiệt hại 17 tỷ đồng; Lũ năm 1999

thiệt hại 50 tỷ đồng. Năm 2009, lưu lượng nước về sông Ba do Trung Tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn tỉnh Phú Yên này đo được gần 15.000 m3/s nhưng đã làm cả hạ

du ngập trắng, thiệt hại nặng cho vùng hạ du lưu vực sông Ba. [6]

Do tính chất nghiêm trọng của lũ đối với vùng hạ lưu sông Ba, đồng thời

hiện nay quy hoạch phòng chống lũ riêng cho lưu vực chưa được xây dựng nên việc

cần thiết hiện nay là phải xây dựng cơ sở khoa học và thực tiễn nhằm đưa ra được

vii

phương án phòng chống lũ bảo vệ cho vùng hạ lưu sông Ba đồng thời phục vụ phát

triển kinh tế xã hội trong vùng.

Nhằm mục tiêu giảm thiểu các thiệt hại do lũ lụt gây ra, đề xuất các phương

án phòng chống thông qua các cảnh báo về khả năng và diện tích ngập lụt ứng với

các trận lũ khác nhau, nghiên cứu này tiên hành: “ Nghiên cứu xây dựng bản đồ

ngập lụt hạ lưu lưu vực sông Ba”. Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở quy hoạch

phòng chống lũ cho cả khu vực cũng như làm tài liệu tham khảo cho các nhà hoạch

định chính sách và ra quyết định ở địa phương.

ii. Ý nghĩa của bản đồ ngập lụt

Bản đồ ngập lụt là một công cụ trực quan cho phép nắm bắt được khả năng

ngập lụt khi dự báo được diễn biến mực nước ở một vị trí đặc trưng nào đó trong khu

vực ngập. Điều này rất cần thiết cho các nhà quản lý khi quyết định xử lý tình huống

khẩn cấp. Bản đồ ngập lụt nhằm:

1. Cho biết trước diện tích ngập, mức ngập tại bất kỳ điểm nào trong vùng ngập khi

biết được cấp mực nước lũ tại điểm chốt.

2. Đánh giá nguy cơ thiệt hại hàng năm và việc phân tích chi phí - lợi ích của

những dự án công trình phòng chống ngập lụt.

3. Tạo cơ sở lựa chọn và phối hợp các biện pháp phòng lụt và ngập úng.

4. Trợ giúp thực hiện phân vùng quản lý sử dụng đất trong khu vực thường xuyên

ngập úng.

5. Tạo cơ sở nghiên cứu biện pháp phòng ngập trong xây dựng cơ bản.

6. Thiết kế và vận hành các công trình khống chế ngập úng. Việc thiết kế và vận

hành các công trình khống chế ngập như hồ chứa, trạm bơm phải dựa vào nhiều

tài liệu nghiên cứu, tính toán thuỷ văn, thuỷ lực trong đó bản đồ ngập lụt là tài

liệu không thể thiếu.

Quy trình Vận hành hồ chứa đã có ảnh hưởng rất lớn đến ngập lụt vùng hạ

lưu, điều này cần được đánh giá đầy đủ hơn.

viii

iii. Mục tiêu, phương pháp:

1. Mục tiêu :

Xây dựng bản đồ ngập lụt do ảnh hưởng của trận lũ thực năm 2009 và các

bản đồ ngập lụt ứng với các tần suất lũ đặc trưng nhằm trợ giúp cho việc hoạch định

các hoạt động kinh tế - xã hội trong trong khu vực hạ lưu sông Ba .

2. Phương pháp

Hiện nay trên thế giới có 2 phương pháp được sử dụng để xây dựng bản đồ

ngập lụt, đó là:

a. Xây dựng bản đồ ngập lụt dựa vào điều tra các trận lũ lớn thực tế đã xảy ra.

b. Xây dựng bản đồ ngập lụt dựa vào việc mô phỏng bằng các mô hình thủy văn,

thủy lực.

Luận văn này sử dụng phương pháp thứ 2, tập trung vào ứng dụng các mô

hình thủy văn, thủy lực kết hợp với cơ sở dữ liệu GIS để xây dựng bản đồ ngập lụt.

iv. Bố cục luận văn bao gồm

Mở Đầu

CHƯƠNG 1: Điều kiện tự nhiên và xã hội khu vực nghiên cứu liên quan đến ngập

lụt

CHƯƠNG 2: Cơ sở lý thuyết xây dựng bản đồ ngập lụt

CHƯƠNG 3: Xây dựng bản đồ ngập lụt khu vực nghiên cứu

Kết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo

CHƯƠNG 1. ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ XÃ HỘI KHU VỰC

NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN NGẬP LỤT

1.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN LƯU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1.1. Điều kiện tự nhiên

a. Vị trí địa lý

Lưu vực sông Ba nằm ở miền Trung Trung Bộ Việt Nam có hình dạng chữ L. Phạm vi lưu vực ở : 12035’ đến 14038’ vĩ độ Bắc và 108000’ đến 109055’ kinh độ Đông.

Phía Bắc giáp lưu vực sông Trà Khúc; Phía Nam giáp lưu vực sông Cái và

sông Sêrêpôk; Phía Tây giáp lưu vực sông Sêsan và sông Sêrêpôk; Phía Đông giáp

lưu vực sông Kône, sông Kỳ Lộ và biển Đông.

Diện tích tự nhiên toàn lưu vực là 14.132 km2 nằm trên địa phận hành chính

của 15 huyện, thị thuộc 3 tỉnh Gia Lai, Đak Lăk và Phú Yên bao gồm hầu hết diện

tích đất đai các huyện K‘bang, An Khê, KonchRô, Mưang Yang, A. Yunpa, K.Rông

Pa, K.Rông H Năng, Mưa Rak, Sơn Hoà, sông Hinh, Tuy Hoà và thị xã Tuy Hoà và

một phần diện tích các huyện Chư Sê, Ea H Leo, Krông Buk, Eaka. Tổng diện tích

nông nghiệp 352.811 ha. [6]

Phú Yên là một tỉnh thuộc duyên hải Nam Trung Bộ, phía Bắc giáp tỉnh Bình

giới hạn bởi tọa độ

Định, phía Nam giáp tỉnh Khánh Hòa, phía Tây giáp tỉnh Gia Lai và Đắc Lắc, phía Đông giáp Biển Đông. Diện tích tự nhiên toàn tỉnh là 5.045km2 đến 13045’20’’ độ vĩ bắc, 108039’45’’ 12039’ đến 109029’20’’ độ kinh Đông. 10’’

Có đường Quốc lộ 1A và đường sắt Bắc Nam chạy qua, có sân bay Đông Tác, cảng

biển Vũng Rô. Đặc biệt phía Tây giáp ranh với vùng Tây Nguyên rộng lớn, được

nối liền bằng quốc lộ 25, tỉnh lộ 645 và hưởng chung nguồn nước sông Ba. Phía

Đông giáp Biển Đông với nhiều loài hải sản phong phú, trữ lượng lớn, có thể đánh

bắt quanh năm. Bờ biển Phú Yên dài 198km chạy từ Cù Mông đến Vũng Rô, một

bên là núi một bên là biển với nhiều bãi tắm đẹp, cấu trúc khá đặc biệt xen kẽ rất

nhiều đầm, vịnh, vũng, mũi điển hình như đầm Cù Mông, đầm Ô Loan, Vũng Rô và

vịnh Xuân Đài đều là vị trí thuận lợi để phát triển du lịch và nuôi trồng hải sản (hình 1).

Hình 1. Bản đồ khu vực tỉnh Phú Yên (Tỉ lệ 1:600 000)

b. Đặc điểm địa hình

Địa hình lưu vực sông Ba biến đổi khá phức tạp, bị chia cắt mạnh mẽ bởi sự

chi phối của dãy Trường Sơn. Đường phân thuỷ của lưu vực có độ cao từ (500-

2000)m bao bọc 3 phía: Bắc, Đông, Nam và chỉ được mở rộng về phía Tây với cao

nguyên rộng lớn Pleiku, Mưang Yang, Chư Sê. Đồng thời mở ra biển qua vùng

đồng bằng Tuy Hoà rộng trên 20.000 ha. Đường chia nước phía Đông Bắc lưu vực

thuộc giải Trường Sơn có cao độ từ 600-1.300m (cá biệt có đỉnh Chư Trung Ari cao

1331m) dải núi này chạy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam cho đến đèo An Khê sau

đó chuyển hướng và kết thúc ở thượng nguồn sông Cà Lúi, sông Con ở độ cao (600-

700)m. Phía Nam là dãy núi Phượng Hoàng chạy sát ra biển theo hướng Đông Bắc

đến Tây Nam và kết thúc tại đèo Cả có cao độ biến đổi (600-2000)m. Điển hình có

đỉnh Chưhơmu cao 2051m. Hai dãy núi phía Đông và phía Nam của lưu vực tạo

thành bức tường chắn gió, cản trở việc hoạt động của hướng gió Đông và Đông

Nam. Phía Tây Bắc có các đỉnh núi cao hơn ở phía Đông, nhưng bị chia cắt nhiều,

không liên tục. Độ cao các đỉnh núi biến động từ (700-1.700)m và chạy theo hướng

Bắc Nam. Các đỉnh như Ngọc Rô cao 1549m, Kon Ka Kinh cao 1761m, Chư Rơ

Pan cao 1571m. Đến Cheo Reo, độ cao các đỉnh núi thấp dần (300-400)m. Sau đó

lại được nâng lên từ (700-1.200)m và chuyển hướng Tây Bắc - Đông Nam cho đến

thượng nguồn sông KRông H Năng: Chư Tun cao 1215m. Do các dãy núi phía Tây

bị chia cắt mạnh và không liên tục đã hình thành trên lưu vực các thung lũng An

Khê, Cheo Reo, Phú Túc và vùng đồng bằng hạ lưu.

Dưới tác động của các yếu tố địa hình phức tạp có thể chia lưu vực thành 5

vùng địa hình sau:

-Vùng núi cao: chiếm 60% diện tích lưu vực. Độ cao bình quân trong vùng

này (600-800)m, độ dốc địa hình từ thoải đến rất dốc.

-Vùng thung lũng: kéo dài từ An Khê đến Phú Túc. Cao độ phổ biến ở thung

lũng An Khê (400-500)m, thung lũng Cheo Reo (150-200)m và Phú Túc (100-150)m.

Địa hình bằng phẳng, tập trung thành những cánh đồng lớn dọc theo hai bờ sông.

-Vùng cao nguyên: có cao độ phổ biến từ (300-500)m.

-Vùng gò đồi: chủ yếu là vùng An Khê, Sơn Hoà, hạ lưu sông Hinh và lưu

vực sông Krông H Năng.

-Vùng đồng bằng: tập trung ở hạ lưu sông Ba, cao độ (5-7)m.

Phú Yên phía Đông giáp Biển Đông, ba mặt còn lại đều giáp núi, có dãy Cù

Mông ở phía Bắc, dãy Vọng Phu - Đèo Cả ở phía Nam, phía Tây là rìa đông của

dãy Trường Sơn. Ở giữa sườn Đông của dãy Trường Sơn cũng có một dãy núi thấp

hơn đâm ngang ra biển tạo nên cao nguyên Vân Hòa là ranh giới phân chia hai đồng

bằng trù phú, màu mỡ do sông Ba, sông Kỳ Lộ bồi đắp. Toàn tỉnh ngoại trừ vài đỉnh

núi cao trên 1.000m như Hòn Dù, Hòn Ông, Hòn Chùa phía Nam huyện Tuy Hòa,

Chư Ninh, Chư Đan, Chư Hle nằm phía Đông Nam, Tây Nam huyện Sông Hinh,

Núi La Hiên, Chư Treng, Hòn Rung Gia, Hòn Suối Hàm ở giáp ranh huyện Sơn

Hòa và Đồng Xuân. Còn lại núi, đồi ở Phú Yên chỉ cao phổ biến ở mức 300 đến

600m phân bố rải rác các nơi. Chính vì thế, Phú Yên là tỉnh có nhiều đèo dốc và có

tất cả các loại địa hình như đồng bằng, đồi, núi, cao nguyên, thung lũng xen kẽ

nhau, thấp dần từ tây sang đông. Tuy nhiên, yếu tố địa hình chi phối đến điều kiện

khí hậu thủy văn chủ yếu là hai dãy núi Cù Mông, Đèo Cả, cao nguyên Vân Hòa,

thung lũng sông Ba, sông Kỳ Lộ.[6]

c. Đặc điểm địa chất thổ nhưỡng

Địa tầng: tham gia vào cấu trúc lãnh thổ tỉnh Phú Yên có mặt khá đa dạng các

thành tạo trầm tích, trầm tích biến chất và phun trào có tuổi từ Proterozoi đến

Kanozoi, theo thứ tự từ già đến trẻ gồm các phân vị địa tầng sau: giới Proterozoi,

Paleozoi, Merozoi, Kainozoi.

Mác ma xâm nhập: trong phạm vi tỉnh Phú Yên phát triển khá phong phú và đa

dạng cả về không gian lẫn thời gian, chiếm trên 50% diện tích tự nhiên và có các

phức hệ Bến Giằng- Quế Sơn, Vân Canh, Tây Ninh, Định Quán, Đèo Cả, Cà Ná-

Pha 1, Phan Rang, Cù Mông.

Đặc điểm cấu trúc kiến tạo: hệ thống đứt gãy theo phương Đông Bắc -Tây

Nam, điển hình là đứt gãy Vĩnh Long - Trung Hòa. Hệ thống đứt gãy theo phương

Tây Bắc - Đông Nam gồm nhiều đứt gãy quy mô nhỏ - vừa, điển hình là đứt gãy

sông Ba, sông Kỳ Lộ. Hệ thống đứt gãy theo phương á kinh tuyến là đứt gãy quy

mô nhỏ -vừa, phát triển chủ yếu ở phía Bắc.

Đất đai Phú Yên được hình thành trên mẫu đất phù sa và ba loại đá chính là:

Granit, Ba Zan, trầm tích gồm 8 nhóm phổ biến.

Đất cát ven biển: chiếm 2,6% diện tích tự nhiên, phân bố dọc theo bờ biển từ

sông Cầu đến Hòa Hiệp và dọc sông Đà Rằng, Kỳ Lộ. Thành phần cơ giới chủ yếu

là cát, khả năng giữ nước và dinh dưỡng kém.

Đất mặn phèn: chiếm 1,4% diện tích tự nhiên, phân bố tập trung ở Hòa Tâm,

Hòa Hiệp, Hòa Xuân và dọc ven biển từ Sông Cầu đến cửa sông Đà Rằng.

Đất phù sa: chiếm 9,8% diên tích tự nhiên, tập chung chủ yếu ở huyện Phú

Hòa, huyện Tuy Hòa và thị xã Tuy Hòa, rải rác ở Tuy An, Đồng Xuân, sông Cầu.

Đất xám: chiếm 6,9% diện tích tự nhiên được phân bố từ địa hình trung gian

nơi tiếp giáp vùng núi và vùng thấp có địa hình chia cắt trung bình, tương đối bằng

tập trung ở Sơn Hòa, Đồng Xuân, Sông Hinh và phía tây huyện Phú Hòa.

Đất đen: chiếm 3,5% diện tích, phân bố ở phía nam huyện Tuy An, xã Bình

Kiến, huyện Sông Hinh và một phần huyện Sơn Hòa.

Đất đỏ vàng: chiếm 65% diện tích tự nhiên phân bố đều khắp ở vùng đồi núi.

Đất mùn vàng đỏ chiếm 2,2% diện tích tự nhiên, phân bố chủ yếu trên núi cao từ 900

-1000m. Đất dốc tụ chiếm 0,3% diện tích tự nhiên, phân bố rải rác ở địa hình thấp.[6]

d. Lớp phủ thực vật

Theo thống kê của Chi cục Kiểm lâm tỉnh Phú Yên năm 2002 có 363.948,2ha

đất lâm nghiệp chiếm 72% đất tự nhiên, độ che phủ rừng là 32%. Trong đó rừng tự

nhiên 144.664,6ha, rừng trồng 18.324,3ha, đất đồi trọc là 200.959ha, còn lại là đất

nông nghiệp canh tác theo thời vụ. Thực vật gồm hai loại chính, thực vật tự nhiên

và thực vật trồng.

Thực vật tự nhiên được phân bố trên các kiểu rừng với mật độ và số lượng loài

khác nhau gồm có:

Kiểu rừng nhiệt đới núi thấp có diện tích lớn nhất tỉnh, phân bố ở độ cao dưới

1000m, nằm trong phạm vi vùng núi huyện Tuy Hòa, Sông Hinh, Sơn Hòa, Đồng

Xuân. Đặc điểm kiểu rừng này là rừng xanh quanh năm, ít thay lá tại vùng có địa

hình khá cao, rừng thưa rụng lá và nửa rụng lá phân bố ở vùng thấp hơn.

Kiểu rừng truông gai, cây bụi: đây là kiểu rừng tương đối đặc biệt, hình thành

do các yếu tố tổng hợp của khí hậu, đất đai, địa hình, hệ thực vật có tác động mạnh

của nhân tố con người. Đặc điểm kiểu rừng này là phần lớn cây cối gồm các loại

cây chịu hạn, có gai, lá nhỏ, thường sống ở vùng có đất đai rất xấu, khô cứng, tầng

mỏng, xói mòn mặt, thiếu nước nên mùa hè có hiện tượng héo lá khi trời nắng hạn.

Loại rừng này phân bố nhiều ở ven biển huyện Sông Cầu, Tuy An, thị xã Tuy Hòa.

Kiểu thực vật trên cát có diện tích khoảng 10.000ha, chủ yếu là cỏ, vùng kín

gió có một số cây gỗ như Cóc, Mù U. Đặc biệt là Chai Lá Cong phân bố ở các

huyện thị ven biển, nhiều nhất ở huyện Sông Cầu và Tuy Hòa. Hiện nay một số lớn

diện tích đã đưa vào canh tác, trồng rừng, xây dựng khu công nghiệp hoặc quy hoạch

khu công nghiệp.

Thực vật trồng: ngoài thực vật tự nhiên, thực vật trồng cũng rất phong phú,

phân bố chủ yếu ở vùng có độ cao dưới 100m gồm có các nhóm chính là cây lương

thực, thực phẩm, cây công nghiệp, dược liệu theo thời vụ. Cây lấy gỗ trồng theo

chương trình, dự án, cây cảnh và cây phân tán ở hộ gia đình.

1.1.2. Đặc điểm mạng lưới sông ngòi

Lưu vực sông Ba có dạng chữ L, phình rộng ở trung lưu và thu hẹp ở hai đầu

thượng và hạ lưu. Mạng lưới sông ngòi khá dầy và được phân bố đều khắp trong

vùng. Chiều rộng bình quân lưu vực 48,6km, có nơi rộng 80 km.

Dòng chính sông Ba được bắt nguồn từ đỉnh Ngọc Rô (tỉnh Kon Tum) cao

1.544m, sông chảy qua các tỉnh KonTum, Gia lai, ĐakLăk và Phú Yên. Diện tích với chiều dài 374 km, mật độ lưới sông 0,22 km/km2. lưu vực sông Ba 14132 km2

Từ thượng nguồn tới gần An Khê, sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam qua

địa hình hiểm trở, chia cắt mạnh, lòng sông hẹp, lắm thác ghềnh, độ dốc lòng sông

20%. Sông Ba có nhiều nhánh sông , suối nhỏ đổ vào trong đó có 36 phụ lưu cấp I,

54 phụ lưu cấp II, 14 phụ lưu cấp III.

Từ Cheo Reo đến thị trấn Củng Sơn, sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông

Nam lại nhận thêm nước của phụ lưu sông Krong H Năng, diện tích lưu vực 1750 km2, chiều dài sông 130km, đổ vào bên phải sông Ba tại ranh giới Gia Lai - Phú Yên. Sông Hinh diện tích lưu vực 932km2, dài 85km, bắt nguồn từ dãy núi Chư Mu

cao 2051m, đổ vào bên phải Sông Ba tại xã Đức Bình Đông huyện Sông Hinh, đây

là vùng mưa lớn nhất trong toàn lưu vực sông Ba. Năm 2000 thuỷ điện Sông Hinh

bắt đầu tích nước phát điện, làm cho chế độ thuỷ văn ở đây khác biệt cón bản đặc

biệt là trong mùa lũ.

Đoạn sông cuối cùng chảy theo hướng gần như Tây - Đông, nhưng từ Đồng

Bò, sông hơi chuyển hướng lệch về phía Bắc và đổ nước ra cửa Đà Rằng. Đoạn

sông này còn nhận thêm nước sông Con, sông Cái bên trái, sông Đồng Bò bên phải,

lòng sông khá rộng, độ dốc nhỏ chỉ khoảng 1‰. Dọc theo hai bên bờ sông là các bãi

bồi rộng lớn tạo thành cánh đồng phì nhiêu, trù phú. (hình 2)

Ngoài dòng chính, lưu vực sông Ba có 3 nhánh sông đáng chú ý:

 Sông Ayun: bắt nguồn từ đỉnh núi Krong Hơ Dung ở độ cao 1.220m, chảy

theo hướng Bắc Nam, sau chuyển hướng Tây Bắc - Đông Nam rồi nhập với dòng

chính sông Ba tại vị trí cách thị trấn Cheo Reo khoảng 1km về phía Bắc. Sông có diện tích lưu vực 2.950km2, độ dài sông 175km.

 Sông Krong H'Năng: bắt nguồn từ đỉnh núi Chư Tung ở độ cao 1.215m.

Hướng dòng chảy tương đối phức tạp song chủ yếu là Bắc - Nam và Tây Bắc -

Đông Nam rồi nhập với sông chính tại ranh giới Gia Lai và Phú Yên. Sông có diện tích lưu vực là 1.840km2, độ dài là 130km.

Bảng 1: Các đặc trưng chính của sông Ba và một số sông trong lưu vực

Độ

Hệ

Độ

Độ cao

Diện tích

Chiều dài

Mật độ lưới

Sông

Sông chính

nhánh

nguồn (m)

lưu vực F(km2)

sông L(km)

sông (km/km2)

rộng bình quân B(km)

số hình dạng (φ)

số uốn khúc (K)

dốc sông (J ‰)

Sông Ba

Bàn Thạch Kỳ Lộ

S. Hinh S. Con S.Đồng S. Con S. Tha S. Cà S. Trà S. Cô

1500 750 750 750 450 300 750 1400 1000 470 530

13043 932 124 144 238 148 190 5900 1950 270 348

33,9 33,9 11,7 6,2 5,3 7,9 5,9 4,0 8,7 18,6 7,7

0,1 0,1 0,3 0,2 0,3 0,2 0,1 0,1 0,2 0,2 0,3

2,0 1,7 1,2 1,4 1,5 1,5 1,5 1,8 1,5 2,2 1,2

2,7 6,4 24,0 17,0 15,0 8,9 10,0 14,0 5,8 15,0 11,0

0,5 0,5 0,5 0,7 0,6 0,2 0,2 0,5 0,6 0,5 0,8

360 85 20 27 30 25 48 68 105 35 36

9,9

0,2

0,3

600

146 1,2

16,0

137 Sông Cầu

 Sông Hinh: bắt nguồn từ đỉnh núi Chư H'Mu ở độ cao 2.051m. Hướng dòng chính là Tây Bắc - Đông Nam đến vĩ độ 1205' sông chảy theo hướng Bắc - Nam rồi nhập với dòng chính tại phía trên Sơn Hòa. Sông có diện tích lưu vực là 1.040km2,

độ dài là 88km. Các sông suối thuộc lưu vực sông Ba đều hẹp và sâu, độ dốc lớn có

tiềm năng lớn về thủy điện. Địa hình bị chia cắt mạnh, lưu vực sông Ba có dạng

lòng máng chạy dài từ thượng nguồn đến cửa sông; phía Bắc, Đông, Nam có núi

cao bao học (ở độ cao 500 - 2.000m) và chỉ được mở rộng về phía Tây Nam với cao

nguyên rộng lớn Pleiku, Mang Yang, Chư Sê, mở ra biển qua vùng đồng bằng Tuy

Hoà rộng hơn 2.400ha với độ cao từ 5-10m, còn vùng cửa sông và ven biển từ 0,5 -

2,0m. Lòng máng của lưu vực bị những dãy núi đâm sát ra mép sông tạo nên những

thung lũng độc lập như An Khê (400 - 500 m), Cheo Reo (150 - 200m) và Phú Túc

(100 - 200m). [6]

Hình 2. Bản đồ mạng lưới sông lưu vực sông Ba

Hình 3. Sơ đồ vùng hạ lưu sông Ba từ Củng Sơn đến cửa Đà Rằng

1.1.3. Đặc điểm khí tượng – khí hậu

a. Chế độ gió

Gió cũng là một trong những nhân tố khí hậu quan trọng, nó phản ánh các

điều kiện hoàn lưu khí quyển và tác động đến nhiều mặt trong tự nhiên. Chế dộ gió

được nhiều ngành như: hàng không, hàng hải, xây dựng, nông nghiệp, năng

lượng… quan tâm.

 Hướng gió

Chế độ gió ở Phú Yên thể hiện hai mùa rõ rệt. Mùa đông thịnh hành một

trong ba hướng gió chính là: Bắc, Đông Bắc và Đông, Mùa hạ là thời kỳ thịnh hành

một trong hai hướng gió chính là Tây và Tây Nam. Nhưng tùy thuộc vào địa hình

mỗi nơi, hướng gió thịnh hành ngay trong cùng một vùng, một mùa cũng có thể

khác nhau.

Ngoài ra, trong hai mùa gió mùa, khi các trung tâm gió mùa hoạt động yếu

thì tín phong hoặc gió địa hình chiếm ưu thế với hướng có thành phần Đông khá

thịnh hành.

 Tốc độ gió

Ở Phú Yên tốc độ gió trung bình năm khá nhỏ từ 1,5 -2,5m/s, hàng tháng

trung bình dao động từ 0,9 - 3,1m/s (bảng 2). Tháng có tốc độ gió trung bình lớn

nhất vào tháng V, VI đạt 2,8 -3,1m/s, tháng nhỏ nhất vào tháng XII hoặc tháng 1 đạt

0,9 -1,6m/s. Vùng ven biển, tốc độ gió trung bình vào thời kỳ gió mùa mùa đông

lớn hơn so với thời kỳ gió mùa mùa hạ và lớn nhất vào tháng XI, tháng XII. Ngược

lại, các thung lũng thuộc vùng núi có tốc độ gió trung bình tháng vào thời kỳ gió

mùa mùa hạ lớn hơn vào thời kỳ gió mùa mùa đông và lớn nhất vào tháng VII, VIII.

Trên cao nguyên thoáng gió, tốc độ gió trung bình lớn hơn đối với vùng thấp và

thung lũng kín gió. Nếu ở cùng một độ cao, tốc độ gió ở vùng ven biển có xu hướng

lớn hơn những vùng nằm sâu trong đất liền. [6]

Bảng 2: Tốc độ gió trung bình tháng và năm (Đơn vị: m/s)

I

II

III

IV V VI VII VIII

IX X XI XII Năm

Tháng Trạm

2,2 2,0 1,9 1,8 1,7 2,5 2,4

1,6 1,8 3,0 3,1

2,5

2,2

Tuy Hòa

1,1 1,4 1,5 1,4 1,6 2,4 2,8

1,4 0,9 1,1 1,1

2,8

1,6

Sơn Hòa

2,0 2,0 2,6 2,7 3,0 3,0 2,5

2,4 2,2 1,8 1,8

2,2

2,3

Miền Tây

Nguồn: Đài KTTV Khu vực NTB

b. Bão và áp thấp nhiệt đới

Ở Phú Yên, không phải bão đổ bộ trực tiếp vào tỉnh mới gây những hiện tượng

thời tiết cực đoan, mà nhiều cơn bão đổ bộ vào những tỉnh lân cận cũng gây thời tiết

nguy hiểm không kém. Ví như cơn bão ngày 3/XI/1978 đổ bộ vào Khánh Hòa, tốc

độ gió đo được ở Tuy Hòa 20m/s, Sơn Hòa 10m/s và Miền Tây 28m/s. Hay bão số 7

ngày 24/IX/1977 đổ bộ vào Bình Định; áp thấp nhiệt đới đổ bộ vào Ninh Thuận

2/XII/1986 cũng gây ra mưa lớn trong toàn tỉnh, mưa phổ biến 400 - 700mm, mưa

ngày lớn nhất từ 200 - 400mm.

Từ năm 1956 cho đến năm 2002, trung bình mỗi năm các tỉnh Nam Trung Bộ

có hơn 01 cơn bão hoặc áp thấp nhiệt đới đổ bộ vào khu vực. Nếu tính tất cả các

cơn bão và áp thấp nhiệt đới đổ bộ vào Khánh Hòa và Bình Định đều ảnh hưởng trực

tiếp đến Phú Yên thì trung bình hàng năm Phú Yên ảnh hưởng trực tiếp 01 cơn bão

hoặc áp thấp nhiệt đới, trong đó đổ bộ vào địa bàn tỉnh gần 0,4 cơn bão. Theo chuỗi số

liệu từ 1976 - 2002 trung bình hàng năm Phú Yên có 0,54 cơn bão hoặc áp thấp nhiệt

đới đổ bộ vào khu vực tỉnh.

Bão, áp thấp nhiệt đới đổ bộ vào Phú Yên nhiều nhất là các năm 1980, 1983,

1990, 2001 nhưng cũng đều không quá 02 cơn và cũng có năm không có cơn bão

hay áp thấp nhiệt đới nào đổ bộ như các năm 1982, 1985, 1986, 1989, 1991, 1994,

1997, 1999, 2000. Nếu xét trong phạm vi ảnh hưởng của bão thì năm 1998 là nhiều

nhất, có tới 4 cơn. Thời tiết do bão và áp thấp nhiệt đới gây ra trong thời đoạn ngắn,

nhưng nhiều khi lại làm biến đổi cả các đặc trưng khí hậu trước đó, nhất là yếu tố mưa

và gió mạnh. [6]

c. Chế độ nhiệt

Ở Phú Yên, những vùng có độ cao dưới 100m nhiệt độ trung bình năm thường dao động trong khoảng 26 - 270C, ở độ cao từ 100 - 300m nhiệt độ năm thường dao động từ 24 - 250C. Càng lên cao nhiệt độ không khí càng giảm. Ở độ cao trên 400m, nhiệt độ trung bình năm giảm xuống còn 23 - 240C, trên 1000m nhiệt độ trung bình năm giảm xuống dưới 210C.

Tổng nhiệt độ năm giữa các vùng đều chênh lệch tương tự như nhiệt độ trung

bình năm. Vùng đồng bằng ven biển, ở độ cao dưới 100m tổng nhiệt độ năm đạt 95000C - 98000C, vùng núi ở độ cao dưới 400m giảm còn trên dưới 85000 - C95000C, ở độ cao 1000m chỉ còn trên dưới 75000C.

Biến trình năm của nhiệt độ không khí: Hàng năm, nhiệt độ thấp nhất thường xảy ra vào tháng I (21-230C), sau đó tăng dần và thường đạt cực đại vào tháng VI (26-290C) rồi lại giảm dần đến tháng I năm

sau. Tuy nhiên, đây là tình hình chung của nhiều năm. Từng năm cụ thể tháng lạnh

nhất trong mùa đông có thể là tháng XII hoặc tháng I. Tháng nóng nhất có thể là

tháng VI, tháng VII hoặc tháng VIII. Ta có thể nhận thấy rằng, biến trình năm nhiệt

độ ở Phú Yên khá thống nhất với biến trình năm ở các nơi khác thuộc duyên hải

Trung Bộ và có dạng nhiệt đới, đạt cực đại vào tháng VII và cực tiểu vào tháng I

nhưng còn mang dáng dấp biến trình năm dạng xích đạo, tức là cực đại hơi lệch về

đầu mùa hè.

Bảng 3: Nhiệt độ trung bình tháng và năm (Đơn vị: 0C)

Tuy Hòa

Sơn Hòa

Hà Bằng

Sông Hinh Miền Tây

Trạm Tháng

23,3

22,1

22,5

21,4

20,6

I

23,8

23,2

23,5

22,4

21,6

II

25,4

25,5

25,3

24,4

23,7

III

27,3

27,7

27,2

26,5

25,7

IV

28,8

28,7

28,6

27,4

26,6

V

29,2

28,6

29,1

27,5

26,5

VI

29,0

28,5

29,1

27,4

26,3

VII

28,7

28,2

29,0

26,6

26,1

VIII

27,7

27,0

27,5

26,3

25,0

IX

26,4

25,5

25,8

24,8

23,7

X

25,2

24,1

24,5

23,0

22,4

XI

23,8

22,5

23,0

21,6

21,0

XII

26,6

26,0

26,3

24,9

24,1

Năm

Nguồn: Đài KTTV Khu vực NTB

Nhiệt độ tối cao hàng ngày thường xảy ra vào lúc sau trưa (13-14 giờ). Ở Phú Yên nơi có độ cao dưới 300m nhiệt độ tối cao trung bình năm đạt từ 29 -320C, nhiệt độ tối cao trung bình các tháng dao động từ 25 - 350C. Cao nhất xảy ra trong tháng VII ở ven biển, tháng V ở vùng núi đạt 33 - 360C, thấp nhất xảy ra vào tháng XII hoặc tháng I đạt 25 - 270C (bảng 3).

d. Chế độ nắng

Do nằm ở vĩ độ thấp, quanh năm độ dài ban ngày lớn, lại thêm hàng năm có

cả một thời kỳ mùa khô trời quang mây kéo dài 5 - 6 tháng, nên Phú Yên là một tỉnh

có thời gian nắng lớn. Tổng số giờ nắng trung bình hàng năm từ 2300 - 2500 giờ.

Trong suốt 6 tháng từ tháng III đến tháng VIII, số giờ nắng trung bình mỗi tháng

dao động từ 230 - 270 giờ, mỗi ngày trung bình có tới 8 giờ. Tháng IV, tháng V là

hai tháng có thời gian nắng nhiều nhất, trung bình hàng tháng có từ 250 - 270 giờ.

Các tháng ít nắng là những tháng mùa mưa, số giờ nắng trung bình hàng tháng cũng

trong khoảng 100 - 200 giờ, trung bình mỗi ngày 5 - 6 giờ. Tháng ít nắng nhất là

tháng XII, trung bình hàng tháng từ 100 - 112 giờ nắng. Như vậy, số giờ nắng của

tháng ít nắng nhất chỉ xấp xỉ bằng một nửa số giờ nắng của tháng cực đại. Sự chênh

lệch số giờ nắng này cũng phản ánh rõ nét sự tương phản giữa hai mùa: mùa khô và

mùa mưa ẩm.

e. Bốc hơi

Tổng lượng bốc hơi năm ở Phú Yên tương đối ổn định. Năm nhiều nhất và

năm ít nhất không quá 30% so với tổng lượng bốc hơi trung bình. Hàng năm tổng

lượng bốc hơi đạt từ 1100 - 1400mm, phân bố không đều trong các tháng. Từ tháng

X năm trước đến tháng III năm sau, tổng lượng bốc hơi hàng tháng trung bình từ 50

đến dưới 100mm, riêng thung lũng Sơn Hòa tháng II dến tháng III hàng tháng trung

bình 120-130 mm, trong đó thấp nhất là tháng X và XI chỉ đạt từ 50 - 80mm tháng.

Từ tháng IV đến tháng IX, trung bình hàng tháng đạt 100 - 200mm, trong đó cao

nhất là tháng VII, tháng VIII từ 150 - 200mm. Càng lên cao bốc hơi khả năng có xu

hướng giảm. Điển hình, tại Sông Hinh ở độ cao 200m, qua số liệu khảo sát tổng

lượng bốc hơi năm chỉ còn 1100mm, tháng bốc hơi nhiều nhất cũng không vượt quá

160mm và tháng thấp nhất chỉ đạt 31mm. Tuy nhiên đây là vùng mưa lớn nhất tỉnh,

do đó ở cùng độ cao với các khu vực khác, nhưng nhìn chung ở đây có tổng lượng

bốc hơi khả năng năm lớn hơn 1100mm. Biên độ bốc hơi năm dao động 40 - 60mm,

bốc hơi ngày lớn nhất 11 - 12mm, nhỏ nhất 0,4 - 0,5mm, trung bình 2,5 - 4,0mm.

f. Chế độ mưa

Lượng mưa trung bình nhiều năm trong khoảng 1200 - 2600 mm, trung bình

1700 mm. Trung tâm mưa lớn là vùng núi cao đón gió Chư Mu, Đèo Cả, trên 2000 mm.

Vùng mưa thấp nhất là thung lũng sông Ba: Krông Ba 1200 mm, và tâm thấp

thứ hai là vùng thung lũng sông Kỳ Lộ: Xuân Phước 1330 mm. Nhìn chung lượng

mưa tăng dần từ các thung lũng sông đồng bằng ven biển đến vùng núi cao và núi

cao đón gió.

Bảng 4: Một số đặc trưng mưa năm (Đơn vị: mm)

Mưa trung

Năm mưa

Năm xuất

Năm mưa

Năm xuất

Trạm

bình năm 2090

lớn nhất 3092

nhỏ nhất 1271

hiện 1993

hiện 1982

Tuy Hòa

1802

2582

1999

902 1982

Sông Cầu

1780

2965

1993

1081

1982

Sơn Hòa

1933

2927

1981

1177

1982

Phú Lâm

1794

2663

1998

746 1982

Hà Bằng

2015

3272

1993

1044

1986

Phú Lạc

2237

3390

1993

1241

1984

Sơn Thành

2374

3605

2000

1042

1982

Hòa Đồng

2230

3465

1998

1015

1982

Cù Mông

Nguồn: Đài KTTV Khu vực NTB

Phân phối không gian của lượng mưa ở Phú Yên rất không đồng đều. Lượng

mưa năm trung bình đo đạc được ở nơi nhiều mưa nhất và ít mưa nhất chênh lệch

nhau 579mm. Dãy núi Vọng Phu đèo Cả và khu vực cách chân của dãy núi này trên

dưới 10km về phía Bắc là vùng mưa lớn nhất tỉnh, với tổng lượng mưa năm trung

bình từ 2200 - 2600mm. Vùng mưa lớn thứ hai là đồi núi thuộc trung lưu sông Kỳ Lộ

có lượng mưa năm từ 1900 - 2200mm, tiếp đến là vùng đồng bằng ven biển phía nam

từ 1800 - 2100mm... Những vùng còn lại như vùng ven biển phía Bắc, thung lũng sông

Kỳ Lộ và sông Ba lượng mưa năm trung bình đạt 1600 - 1800m trong đó tâm mưa thấp

nhất là khu vực Chí Thạnh với lượng mưa năm trên dưới 1600mm (bảng 4).

 Phân bố lượng mưa theo mùa

Bốn tháng mùa mưa, lượng mưa trung bình nhiều năm khoảng 1200 -

1900mm, chiếm từ 69 - 84% tổng lượng mưa năm. Mùa mưa với đặc trưng nắng ít,

mưa nhiều, trời dịu mát. Đối lập là mùa khô kéo dài suốt tám tháng còn lại, trời

nắng nóng, lại thiếu những nhiễu động mạnh như bão, dải hội tụ nội chí tuyến... do

đó, ít có khả năng tạo cho hơi ẩm có thể ngưng tụ. Cho nên mùa khô là thời kỳ thời

tiết trong sáng, nhiệt độ cao, nguồn ẩm nghèo nàn, bốc hơi mạnh và chỉ được bổ

sung phần nào bằng lượng mưa ít ỏi, thất thường. Mùa khô mặc dù ổn định hơn mùa

mưa nhưng không giữ nguyên sắc thái mà có năm dài, năm ngắn, năm khô nhiều,

năm khô ít; phụ thuộc vào dao động mùa mưa hàng năm cũng như vào tính chất của

gió mùa. Tổng lượng mưa mùa khô khoảng 300 - 700mm, chiếm 16 - 31% lượng

mưa năm, trong đó ở vùng núi thường chiếm 24 - 31%, ven biển thường chiếm 16 -

22% lượng mưa năm (bảng 5).

Bảng 5: Lượng mưa trung bình nhiều năm các tháng (Đơn vị: mm)

Trạm Tháng

III

IV V VI VII VIII

IX X XI XII

I

II

48

21

43

33

80

48

36

49 245 637 517 258

Phú Lạc

72

28

56 45 109

80

58

63 246 679 614 324

Hòa Đồng

Sơn Thành

46

17

54 52 124 100

77

76 235 621 563 272

58

21

68 65 155 125

97

95 237 626 567 274

Sông Hinh

22

10

34 36 125 106

80

107 213 447 409 155

Miền Tây

23

10

36 38 132 112

84

113 209 469 402 152

Sơn Hòa

21

9

38

35

89

113

75

106 180 487 399 154

Củng Sơn

31

12

26 35 112

75

63

77 225 517 462 159

Hà Bằng

43

17

36

87 48 155 104

107 239 550 491 169

Xuân Lãnh

59

26

34

31

96

74

44

81 269 594 607 315

Cù Mông

26

11

13

30

83

81

34

66 244 534 487 193

Sông Cầu

20

8

10

23

62

61

26

50 226 495 452 179

Chí Thạnh

47

18

35

30

94

60

42

56 288 656 549 215

Tuy Hòa

Phú Lâm

40

19

32

30

89

56

39

51 267 612 498 200

Nguồn: Đài KTTV Khu vực NTB

Hình 4. Bản đồ phân bố lượng mưa mùa Hình 5. Bản đồ phân bố lượng mưa mùa

mưa (tỉ lệ 1: 100 000) khô (tỉ lệ 1: 100 000)

g. Độ ẩm

Độ ẩm không khí là chỉ số biểu thị lượng hơi nước chứa trong không khí.

Người ta thường dùng các đặc trưng độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm tương đối để chỉ về

độ ẩm.

 Độ ẩm tuyệt đối

Trị số trung bình năm có xu hướng giảm theo độ cao, vùng ven biển khoảng

27 - 28 mb, vùng đồng bằng dưới 27 mb, vùng núi thấp dưới 25 mb và ở độ cao

khoảng 700 - 800 m điểm tuyệt đối trung bình năm khoảng 21 mb.

Thời kỳ từ tháng IV đến tháng IX chủ yếu tập trung vào các tháng mùa nóng

và ít mưa, độ ẩm tuyệt đối trung bình tháng ở vùng thấp khoảng 28 - 30 mb và ở

vùng núi khoảng 25 - 27 mb. Từ tháng X đến tháng III năm sau hầu như trùng với

các tháng mùa mưa nhiệt độ hạ xuống, độ ẩm tuyệt đối xuống thấp dần, vùng đồng

bằng ven biển khoảng 23 - 27 mb, vùng núi 20 - 25 mb và càng lên cao càng giảm.

Bảng 6: Độ ẩm tuyệt đối trung bình tháng và năm (mb)

I

II

III

IV

V

VI VII VIII

IX

X

XI XII Năm

23,5 24,6 26,5 29,2 30,3 29,6 29,2 29,0 295 28,9 27,0 24,0 27,6

Tháng Trạm Tuy Hòa

22,7

25,2 27,8 29,5 29,0 28,3 28,5 29,0 28,7 26,4 23,4 28,8

Sơn Hòa

20,6 20,6 23,4 25,2 26,9 27,0 26,4 27,2 26,8 25,2 22,8 21,3 24,5

Miền Tây

 Độ ẩm tương đối

Độ ẩm tương đối trung bình năm ở Phú Yên khoảng 80 - 85%. Phân bố

không gian của yếu tố này thể hiện quy luật tăng theo độ cao địa hình, vùng đồng

bằng và ven biển độ ẩm tương đối trung bình năm là 80 - 82%, vùng núi thấp 83 -

85%, trên cao nguyên đến 1000 m đạt 85 - 90%.

Cùng với thời kỳ kết thúc mưa là thời kỳ độ ẩm giảm liên tục, đến tháng IV

độ ẩm giảm mạnh hơn do ảnh hưởng của gió mùa Tây Nam cho đến tháng VII đạt

giá trị thấp nhất khoảng dưới 75 ở vùng thấp và dưới 80% ở vùng cao. Từ tháng

VIII đến tháng IX giai doạn kết thúc của mùa khô, bắt đầu chuyển qua mùa mưa độ

ẩm tương đối tăng vọt với biên độ 5 - 10% trong khi các tháng khác có biên độ 2 -

3%. Biên độ năm của độ ẩm tương đối trung bình ở Phú Yên khoảng 8 - 10%.

Bảng 7: Độ ẩm tương đối trung bình tháng và năm (Đơn vị: %)

Tháng

I

II

III

IV V VI VII VII

IX X XI XII Năm

Trạm

84

85

83

82

78

75

74

75 81 85 85

83

81 Tuy Hòa

86

83

80

78

77

76

75

76 93 95 89

88

82 Sơn Hòa

79

81

80

81 87 88 88

87

84

82 Miền Tây 1.1.4. Đặc điểm thủy văn

Trong và lân cận lưu vực sông Ba có 15 trạm đo đạc thuỷ văn, trong đó có 13

trạm đo cả yếu tố lưu lượng và mực nước và có 2 trạm chỉ đo yếu tố mực nước.

Vùng hạ lưu sông Ba có trạm Củng Sơn và Sông Hinh đo yếu tố Q, H, với thời gian

quan trắc từ năm 1976 tới nay và trạm Phú Lâm chỉ đo yếu tố H với thời gian quan

trắc từ năm 1977 tới nay.

Lưu vực sông Ba có thời gian mùa lũ kéo dài 4 tháng từ tháng 9 tới tháng 12,

nhưng do đặc điểm mưa nên lưu vực có 4 thời kỳ lũ khác nhau:

- Thời kỳ lũ tiểu mãn: thường xảy ra vào tháng 5, 6;

- Thời kỳ lũ sớm: thường xảy ra vào tháng 8, 9;

- Thời kỳ lũ chính vụ: thường xảy ra vào tháng 10, 11;

- Thời kỳ lũ muộn: thường xảy ra vào tháng 12, 1;

Qua thống kê thủy văn cho thấy thời gian xuất hiện đỉnh lũ tại các trạm thủy

văn hầu hết vào tháng 10 và tháng 11 hàng năm.

a. Đặc điểm dòng chảy lũ

Vùng hạ lưu lưuu vực sông Ba luôn đối mặt với bão lũ và mức độ lũ ở đây

rất lớn. Trong vòng 60 năm trên lưu vực sông Ba xảy ra 3 trận lũ đặc biệt lớn, đó là lũ năm 1943 (Qmax = 24000 m3/s), lũ năm 1964 (Qmax = 21800 m3/s) và lũ năm 1993 (Qmax = 20700 m3/s). Đường quá trình lũ trên lưu vực sông Ba nếu gặp các

hình thế thời tiết gây mưa chỉ do 1 trong 4 yếu tố bão, áp thấp nhiệt đới, giải hội tụ

nhiệt đới hoặc gió mùa Đông Bắc gây ra thì hình dạng lũ nhọn và lên nhanh, rút

nhanh. Nếu tổ hợp đầy đủ các hình thể thời tiết nêu trên thì hình dạng lũ sẽ có nhiều

đỉnh kế tiếp nhau. Phân tích kết quả đo đạc lũ lớn nhất tại Củng Sơn (Flv 12400 km2) từ năm 1977 tới 1999 cho thấy lưu lượng lũ lớn nhất trung bình nhiều năm là 7020 m3/s, lũ lớn nhất 20700 m3/s đo được vào ngày 4/X/1993 và những trận lũ lớn

kế tiếp vào các năm 1988, 1981, 1992 đều xảy ra vào tháng X và tháng 11. bảng 8

thống kê lưu lượng lũ lớn nhất của một số con lũ lớn tại các trạm đo lưu lượng hạ

lưu lưu vực sông Ba Do lưu vực sông Ba có độ dốc lớn, đặc điểm các sông ngắn và

dốc nên thời gian lũ trên lưu vực thường chỉ trong khoảng 3 - 5 ngày và tổng lượng

lũ 1 ngày lớn nhất chiếm tới 30 - 35% tổng lượng toàn trận lũ. Tổng lượng lũ 7 ngày lớn nhất tại Củng Sơn đạt 2770.106 m3 năm 1981, đạt 2612.106 m3 tháng 10/1993.

Bảng 8: Lưu lượng lũ lớn nhất tại một số trạm trên lưu vực sông Ba

Tên trạm

Qmax (m3/s) 2440 20700 5310 3510

Thời gian xuất hiện 9/XI/81 4/X/1993 2/XII/1986 2/XII/86

An Khê Củng Sơn Sông Hinh Krông Hnăng

Nguồn: Đài KTTV Khu vực NTB

b. Đặc điểm thủy văn mùa cạn

Dòng chảy mùa cạn chủ yếu là phần nước còn lại của mùa lũ năm trước,

giảm nhanh chóng theo đường nước rút và xuất hiện một cực tiểu thứ nhất vào cuối

tháng III hoặc tháng IV, chiếm từ 2,8 - 3% tổng lượng dòng chảy năm. Sang tháng

V, VI dòng chảy có tăng lên nhờ mưa tiểu mãn, nhưng chưa vượt quá tính chất dòng

chảy mùa cạn. Tháng VII, VIII dòng chảy trên các khu vực lại giảm chậm và xuất hiện

một cực tiểu phụ trong năm, tuy nhiên không ít năm dòng chảy thấp nhất năm cũng

xuất hiện vào thời kỳ này.

Tính chung trong toàn tỉnh, lượng dòng chảy 8 tháng mùa cạn chỉ chiếm

khoảng 25 - 30% tổng lượng dòng chảy năm, không thể đáp ứng nhu cầu dùng nước

trong mùa cạn nếu như không có biện pháp tích trữ và sử dụng nước hợp lý.

Dòng chảy nhỏ nhất năm là đặc trưng thuỷ văn quan trọng trong tính toán

thiết kế các công trình cấp nước trên sông, thường được biểu thị dưới dạng lưu lượng nhỏ nhất Qmin (m3/s) hay Môduyn nhỏ nhất Mmin (l/s.km2) cho 1 ngày, 10

ngày, 30 ngày, 3 tháng v.v...

1.2. ĐIỀU KIỆN KINH TẾ XÃ HỘI

1.2.1. Đặc điểm dân sinh kinh tế

a. Tổ chức hành chính lưu vực sông Ba

Lưu vực sông Ba nằm trong phạm vi ranh giới hành chính của 20 huyện thị

thuộc 3 tỉnh Tây Nguyên: Kon Tum, Gia Lai, ĐaKlak và một tỉnh duyên hải miền

Trung Trung Bộ là Phú Yên. Trong đó có một số huyện thuộc tỉnh Kon Tum là

huyện KonPlong, 10 huyện thị thuộc tỉnh Gia Lai là: Kbang thị xã An Khê, ĐakPơ,

Konch Ro, ĐakĐoa, Mang Yang, Chư Sê, Ayun Pa, Krông Pa. EaPa, 4 huyện thuộc

tỉnh Đak Lak là:Ea Hleo, Krông HNăng, Eakar, MadRăk và 5 huyện thuộc tỉnh Phú

Yên là: Sơn Hòa, Sông Hinh, Phú Hòa, Tuy Hòa, và thị xã Tuy Hòa.

b. Dân số

Dân số trong toàn lưu vực sông Ba tính đến 31/12/2004 có khoảng 1.391.701

người. Trong đó vùng thượng và trung lưu thuộc Tây Nguyên bao gồm Nam Bắc

An Khê, thượng Ayun, Ayun Pa, Krông Pa, Krông H’Năng có dân số khoảng 804.364 nguời, mật độ dân số bình quân 76,8 người/Km2, người kinh chiếm 55,57%

dân số toàn vùng còn lại 44,23% là người dân tộc ít người (phần lớn là người Gia

Lai). Dân số thị trấn huyện lỵ chiếm 19,5% và nông thôn chiếm 80,5%. Mật độ dân

số phân bố không đều chủ yếu tập trung ở các thành thị, trục giao thông và những vùng kinh tế phát triển, mật độ có thể đạt từ (305-1314) người/km2. Còn các huyện

thuộc vùng Nam Bắc An Khê, thượng Ayun như huyện KBang, Kon ChRo, ĐăkĐoa mật độ dân số chỉ đạt từ (20-30) người/km2. Tỷ lệ tăng dân số 2,01%.

1.2.2. Đặc điểm kinh tế

Cơ cấu phát triển kinh tế từ trước đến nay vẫn lấy Nông - Lâm - Nghiệp là

chính cho nên giá trị GDP trong nông nghịêp vẫn chiếm tỷ trọng cao trong tổng giá

trị các ngành năm 1998 chiếm 52,6%, năm 2000 chiếm 48,5%, năm 2004 giảm còn

46% trong tổng giá trị các ngành kinh tế trong lưu vực. Tuy vậy nền kinh tế nông

lâm nghiệp đang có chiều hướng giảm dần để tăng giá trị cơ cấu công nghiệp - dịch

vụ du lịch cho phù hợp với xu thế phát triển kinh tế chung của đất nước nhằm thúc

đẩy và đáp ứng nhu cầu hiện đại hoá và công nghiệp hoá đất nước. Nhìn chung cơ

cấu kinh tế giữa các vùng trong lưu vực sông Ba biến động không đồng đều.

Đối với vùng thượng và trung lưu cơ cấu kinh tế nông lâm nghiệp chiếm

69,6% năm 1998 và năm 2004 chiếm 65%. Nhưng giữa các huyện biến động cũng

khác nhau. Năm 1998 cơ cấu Nông lâm nghiệp huyện An Khê, Krông Pa là (45,9 –

46,9%) trong khi đó các huyện liền kề như KBông, Kon Chro, Đăk Đoa, Ayun Pa cơ

cấu kinh tế nông lâm nghiệp chiếm tới (68 -95,8%) tổng cơ cấu kinh tế các ngành.

Hiện nay bình quân thu nhập đầu người trên lưu vực sông Ba đạt khoảng 335

USD/người/năm. Khu vực thượng trung lưu thuộc vùng Tây Nguyên có lợi thế về

mặt hàng nông lâm sản có giá trị kinh tế cao như cao su, cafe, tiêu, điều nên mức

thu nhập bình quân đầu người đạt khoảng 324 USD/người/năm. Còn khu vực hạ lưu

thuộc đồng bằng Duyên Hải ven biển miền Trung có nhiều lợi thế về điều kiện tự

nhiên, xã hội nhất là dịch vụ du lịch, thuỷ hải sản nên mức thu nhập bình quân đầu

người có phần cao hơn vùng thượng trung lưu một chút và mức thu nhập đạt khoảng

350 USD/người/năm. [5, 6]

1.3. TÌNH HÌNH NGẬP LỤT HẠ LƯU SÔNG BA

1.3.1. Tình hình ngập lụt

Theo thống kê của chi cục phòng chống lụt bão tỉnh Phú Yên, hàng năm khi

mùa mưa lũ về, lũ ngoài sông cùng mưa trong đồng gây ngập lụt trên diện rộng các

huyện Tuy Hoà, thị xã Tuy Hoà. Trong thời kỳ lũ chính vụ từ tháng X đến tháng XI

phần lớn diện tích hạ lưu sau đập Đồng Cam bị ngập chìm trong nước. Đặc biệt lũ

đặc biệt lớn tháng 10/1993 xảy ra do 3 đợt bão liên tiếp đổ bộ vào Phú Yên gây mưa

lớn trên diện rộng đã làm lũ sông Ba lên rất nhanh gây ngập hầu hết toàn bộ vùng

hạ lưu sông Ba. Nước lũ đã tràn qua kênh Bắc, Nam Đồng Cam gây ngập toàn bộ

vùng lúa của huyện Tuy Hoà thuộc địa phận các xã Hoà Phong, Hoà Thịnh, Hoà

Mỹ Đông, Hoà Đồng, Hoà Tân Tây…. Trận lũ này cũng đã gây ngập rất sâu cho

toàn bộ vùng hạ lưu sông Bàn Thạch.

1.3.2. Thiệt hại do ngập lụt

Mỗi năm khi mùa mưa bão về, lũ đã gây ngập lụt, thiệt hại khá lớn về người

và tài sản tren lưu vực. Mưa lũ gây chết người, nhà cửa bị ngập, bị sập, các công

trình hạ tầng cơ sở như trường học, bệnh viện bị hư hỏng, đường sá cầu cống công

trình thuỷ lợi bị sạt lở, bị vỡ và bồi lấp. Diện tích đất trồng trọt bị ngập lâu ngày làm

cho lúa, hoa màu và các loại cây trồng khác bị thất thu.

Lũ tháng 10/1993 là lũ lớn nhất đã từng xảy ra trên lưu vực sông Ba từ năm 1976 tới nay. Theo báo cáo thiệt hại do lũ gây ra của các huyện Tuy Hoà, Phú Hoà và thị xã Tuy Hoà, lũ tháng 10/1993 đã làm 72 người chết, 4 người mất tích, 464 người bị thương, 10902 ngôi nhà bị sập đổ hoàn toàn trôi đi mất, 138 kho tàng, trụ sở cơ quan, 264 trường học bị sụp đổ hoàn toàn, gần 20000 ha diện tích cây trồng

các loại bị ngập và hư hại. Gia súc gia cầm bị chết trôi khoảng 370 nghìn con. Ngoài ra các thiệt hại về giao thông, thuỷ lợi cũng rất lớn, tới 105 cầu cống bị sập trôi, các tuyến đường giao thông bị sạt lở và ngập tới hàng trăm km. Ước tính tổng thiệt hại của trận lũ này lên tới 394 tỷ đồng. Tổng hợp thiệt hại do ngập lụt một số năm vùng hạ lưu sông Ba được thống kê trong (bảng 9). [6]

Bảng 9: Thiệt hại một số năm do ngập lũ vùng hạ lưu sông Ba

Hạng mục

Đơn vị

1993

1998

1999

2000

2001

2002 2003

Thiệt hại về

Chết

Người

72

38

32

14

21

9

13 Bị thương

Người

464

6

1

88

7 Mất tích

Người

4 Nhà cửa, kho tàng trường học

10902

263

215

54 2457

9

64 Cái

Sập đổ, trôi hoàn

14587

1900

455

235 23197

2

727 Nhà bị hư hỏng

Cái

119 Nhà phải di dời

Cái

14436 3 264

6

13 Cái

5

4

90 Trường học sập

Cái

797

23

77 1072

69 Cái

Trường học bị hư hỏng Trạm xá sập hoàn

Trạm xá bị hư

Cái

5

223

10

25

1

36 hỏng

Nông nghiệp

20083

5600

2054

Ha

60 6152

1201

Diện tích lúa mất

1500

7200

3023

Ha

638 3815

Diện tích lúa hư

4000

445 Ha

Diện tích màu

Hạng mục

Đơn vị

1993

1999

2000

2001

2002 2003

1998

2150

971 4619

149 9817

Ha

Diện tích hoa

209

10

186 Ha

189

250 Diện tích NN bị bồi lắng

291 27325

Gia súc chết trôi

11

148

81 Con

370 10000

Gia cầm chết trôi

1077

17069

Con

1492

31000 0

Giao thông

930

382.4

139.9

318.8

222.6

15.6 103m3

Đường xá bị hư

914.

64

22

105

87

2

7

33 Cầu cống sập

130 Cái m3

Đường sắt bị

Thủy lợi

295.2

187.2 Kênh mương sạt

10040

14521

14476 2914

1287

19000

15284 0 13600

Đê kè sạt lở

6550

11000

60 103m3 m3

1043

44

16

26

2

10 Cái

Công trình thủy

19

1

87 cái

Công trình nội đồng hư hỏng Thủy sản

111

110

3

82

7

509

130 Cái

Ghe thuyền chìm

1160

846 1523

1154

390 Ha

Điện tích ao đầm

Điện lực

4 Trạm

4 Trạm biến thế

4

41 Cột điện đổ gãy

29 1171

Cột

3081

Dây điện đứt, mất

1.1 1259

120

54 Km 109

394

24

405.6

4.2

103 Tổng thiệt hại

Nguồn: Viện Quy hoạch Thủy lợi

1.3.3. Hiện trạng công trình phòng chống lũ và tiêu úng

Do đặc điểm lũ sông Ba lên nhanh và rút cũng rất nhanh, thời gian ngập lụt

ngắn nên vùng hạ lưu sông Ba không có hệ thống đê điều chống lũ. Chỉ có một số

đoạn đê chống xâm nhập mặn, ngăn cát, bảo vệ các khu dân cư ở một số khu vực

như đê Phú Cầu, Đông Tác, Bãi Gối, Đà Nông. Ngoài ra phía bờ tả cửa Đà Rằng

còn có 7 mỏ hàn bằng đá đổ chống xói lở bờ sông.

Hiện tại trên toàn lưu vực đã xây dựng được 147 hồ chứa, trong số đó chỉ có 2 công trình có khả năng cắt giảm lũ cho hạ du sông Ba là hồ Ayun hạ và hồ Sông Hinh.

Hồ Ayun hạ được xây dựng năm 1999 - 2000 trên nhánh Ayun tại vị trí có diện tích lưu vực 1670 km2. Hồ có nhiệm vụ tưới là chính với diện tích tưới thiết kế 13500 ha, ngoài ra hồ còn có nhiệm vụ phòng lũ hạ du với dung tích phòng lũ 153.106m3.

Hồ Sông Hinh được xây dựng từ năm 1995 trên nhánh sông Hinh ở vị trí có diện tích lưu vực 772 km2. Hồ có nhiệm vụ phát điện là chính. Ngoài ra hồ còn có nhiệm vụ phòng lũ cho hạ du với dung tích 250.106m3.

Như vậy, tổng dung tích phòng lũ của 2 hồ chứa Ayun hạ và Sông Hinh đạt 403.106m3. Trong khi đó tổng lượng lũ 7 ngày lớn nhất tại Củng Sơn năm 1981 đạt 2,77 tỷ và năm 1993 là 2,6 tỷ. Như vậy 2 hồ Ayun hạ và Sông Hinh mới chỉ cắt được khoảng gần 15% tổng lượng lũ 1993. Đối với lũ tần suất 10%, hai hồ Ayun hạ và Sông Hinh cũng chỉ cắt được khoảng 20% tổng lượng 7 ngày tại Củng Sơn.

Tóm lại, hiện trạng các công trình phòng chống lũ trên lưu vực sông Ba hiện

tại còn quá ít, trong khi đó gần như năm nào vùng hạ du cũng bị thiệt hại rất lớn bởi

ngập lụt. Bởi vậy việc nghiên cứu các giải pháp nhằm giảm thiệt hại do bão lũ gây

ra trên lưu vực thực sự là việc làm cần thiết. [6]

1.3.4. Mục tiêu phòng chống lũ trên lưu vực

Mặc dù ở vùng hạ lưu sông Ba lũ thường gây ngập trên diện rộng nhưng quá

trình lũ lên nhanh và rút cũng nhanh. Mùa lũ hạ du sông Ba thường kéo dài 3 tháng

từ 15/9 tới 15/12, mỗi năm thường xảy ra từ 1 tới vài ba trận lũ. Vào mùa mưa lũ

chính vụ, toàn bộ vùng hạ lưu sông Ba bỏ ngỏ không sản xuất nông nghiệp đã trở

thành tập quán canh tác tồn tại lâu đời. Vì vậy, mục tiêu chống lũ cho hạ lưu sông Ba

như sau:

- Lũ chính vụ: do tổng lượng lũ lớn gây cho vùng độ sâu bị ngập lớn, diện tích ngập rộng và dài ngày nên không thể phòng chống được một cách triệt để mà chỉ cố gắng phấn đấu giảm bớt tác hại của lũ, đảm bảo an toàn tính mạng và tài sản cho người dân trong vùng, hạn chế tới mức thấp nhất thiệt hại về người và tài sản do lũ bão gây ra.

- Lũ sớm, lũ muộn và lũ tiểu mãn: các thời kỳ lũ này có cường độ lũ nhỏ,

lượng mưa nội đồng không lớn nên có khả năng phòng chống được. Mục tiêu là

nghiên cứu các giải pháp để chống lũ lũ sớm, muộn và tiểu mãn, đảm bảo cho sản xuất nông nghiệp nhằm nâng cao sản lượng lương thực thúc đẩy sự phát triển kinh tế xã hội và ổn định đời sống nhân dân trong vùng.

Tuy nhiên hiện nay chưa có quy hoạch phòng chống lũ riêng cho lưu vực

chưa được xây dựng nên việc trước tiên là cần thiết phải xây dựng cơ sở khoa học và

thực tiễn nhằm đưa ra được phương án phòng chống lũ phục vụ phát triển KTXH.

1.3.5. Phương án quy hoạch phòng chống lũ

a. Quan điểm chống lũ

Quan điểm về chống lũ cho hạ du sông Ba đã được đề cập tới trong các kết

quả nghiên cứu như "Định hướng quy hoạch lũ miền Trung" (Viện QHTL 1998-

2000), "Hiệu quả chống lũ hạ du công trình thuỷ điện sông Ba hạ"... Do đặc điểm

địa hình, lũ trên sông Ba lên nhanh và xuống cũng nhanh. Những năm lũ lớn

(10/1993) lũ về gây ngập tràn lan khắp vùng hạ lưu với độ ngập sâu lớn (2m đến

3m), những năm lũ nhỏ thường gây ngập từ 01,5 đến 1m nhưng do dải đất đồng

bằng hẹp, dốc, chạy sát biển nên nước rút nhanh ra biển. Vì vậy mà vùng hạ lưu

sông Ba nói riêng cũng như các vùng duyên hải miền Trung Trung Bộ không xây

dựng hệ thống đê ngăn lũ như các lưu vực sông khác thuộc miền Bắc. Do đó quan

điểm phòng chống lũ cho hạ du sông Ba chủ yếu vẫn là thích nghi, sống chung với

lũ là chính. Tuy nhiên cũng cần xem xét nhiệm vụ cắt lũ của một số công trình hồ

chứa có quy mô lớn trên dòng chính sông Ba để giảm thiểu thiệt hại do lũ gây ra đối

với vùng hạ lưu sông Ba.

Qua phân tích liệt thống kê các trận lũ lớn thường xảy ra trong năm cho thấy

lũ sớm mặc dù xuất hiện sau lũ tiểu mãn nhưng cường độ lũ lên cũng như độ lớn

của lưu lượng đỉnh lũ, tổng lượng lũ lớn hơn so với lũ tiểu mãn. Vì vậy sẽ tập trung

chống lũ cho lũ sớm, bởi nếu chống được lũ sớm cũng có nghĩa là sẽ chống được lũ

tiểu mãn. Còn với lũ chính vụ, do mức độ ngập lụt của hạ du rất lớn, nên việc chống

lũ chính vụ là khó có thể. Hơn nữa tập quán canh tác của người dân vùng thường

xuyên ngập lụt đã thích nghi với lũ chính vụ, trong mùa lũ chính vụ vùng ngập

trũng thường bỏ ngỏ. Vì vậy, việc tính toán lũ chính vụ chỉ có tính chất kiểm tra.

b. Vùng bảo vệ

Vùng hạ lưu sông Ba là vùng thường xuyên đối mặt với mưa bão lũ lụt, trong

đó toàn bộ đất đai, cơ sở hạ tầng và dân cư nằm trong phạm vi đường 25 kết hợp với

kênh chính Bắc Đồng Cam, đường liên huyện lên Sông Hinh kết hợp với kênh

chính Nam và vùng cửa sông Đà Rằng chủ yếu thuộc địa phận các huyện Phú Hoà,

Tuy Hoà và thị xã Tuy Hoà cần bảo vệ.

c. Tiêu chuẩn chống lũ

- Căn cứ vào tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 285-2002: các quy

định chủ yếu về thiết kế.

- Căn cứ vào tiêu chuẩn phân cấp đê ban hành theo nghị định 429-HĐBT.

- Căn cứ vào quy phạm thuỷ lợi QPTL A.6.77. Áp dụng cho lưu vực sông Ba

có vùng cần bảo vệ là hạ lưu sông Ba nằm trên địa bàn các huyện Tuy Hoà, thành

phố Tuy Hoà, huyện Phú Hoà, hàng năm thường có khoảng hơn 5000 ha bị ngập.

- Theo Nghị định 429 HĐBT tiêu chuẩn thiết kế đê cấp III.

- Theo QPTL A.6-77 tiêu chuẩn thiết kế đê cấp IV Do vậy, chọn tần suất lũ

thiết kế của công trình đê cấp IV: 10 %.

d. Các phương án quy hoạch phòng chống lũ và tiêu úng

Xây dựng các hành lang thoát lũ kết hợp công trình điều tiết lũ thượng lưu là

biện pháp chống lũ cơ bản đối với vùng hạ lưu sông Ba. Hiện nay trên lưu vực đã

hình thành 2 đập chắn lũ là Quốc lộ 1A và đường sắt thống nhất Bắc Nam. Phía hạ

lưu hai bên tả hữu đã có kênh chính Bắc Nam đập Đồng Cam kết hợp giao thông là

đường liên tỉnh 7B (Bắc) và 436 (Nam) nhưng nhiều đoạn khi có lũ lớn nước vẫn

tràn qua. Trên lưu vực hiện tại chỉ có 2 hồ chứa đa mục tiêu trong đó có nhiệm vụ

phòng lũ là hồ Ayun hạ và hồ Sông Hinh. Ngoài ra còn có hồ chứa sông Ba hạ đang

được xây dựng. Trong tương lai quy hoạch đề nghị xây dựng bậc thang các công

trình hồ chứa đa mục tiêu phía thượng nguồn có tác dụng cắt lũ cho hạ du bao gồm

hồ Krông Hnăng, hồ An Khê – Kanak. [6]

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT

2.1. TỔNG QUAN CHUNG

2.1.1. Khái niệm về bản đồ ngập lụt

Bản đồ nguy cơ ngập lụt là tài liệu cơ bản, làm cơ sở khoa học cho việc quy

hoạch phòng tránh lũ lụt, lựa chọn các biện pháp, thiết kế các công trình khống chế

lũ, là thông tin cần thiết để thông báo cho nhân dân về nguy cơ thiệt hại do lũ lụt ở

nơi học cư trú và hoạt động.

Bản đồ ngập lụt thường thể hiện các nội dung sau:

 Vùng úng ngập thường xuyên.

 Vùng ngập lụt ứng với tần suất mưa, lũ khác nhau.

 Khu vực nguy hiểm khi có lũ lớn.

 Khu vực có nguy cơ bị trượt lở, sạt lở.

 Vết xói lở bờ sông, sạt lở bờ biển, trượt lở sườn.

Ngoài ra còn thể hiện hệ thống thủy lợi: hồ chứa, trạm bơm, đập dâng, cống

đê… và các yếu tố nền địa lý.

Bản đồ ngập lụt phải xác định rõ ranh giới những vùng bị ngập do một trận

mưa lũ nào đố gây ra trên bản đồ. Ranh giới vùng ngập lụt phụ thuộc vào các yếu tố

mực nước lũ và địa hình, địa mạo của khu vực đó; trong khi nhân tố địa hình ít thay

đổi nên ranh giới ngập lụt chỉ còn phụ thuộc vào sự thay đổi mực nước lũ. [1, 3]

2.1.2. Các phương pháp xây dựng bản đồ ngập lụt

Hiện nay trên thế giới có 2 phương pháp được sử dụng để xây dựng bản đồ

ngập lụt, đó là:

1. Xây dựng bản đồ ngập lụt dựa vào điều tra các trận lũ lớn thực tế đã xảy ra.

2. Xây dựng bản đồ ngập lụt dựa vào việc mô phỏng bằng các mô hình thủy văn, thủy lực

Mỗi phương pháp trên đều có các ưu nhược điểm riêng trong việc xây dựng

và ước lượng diện tích ngập lụt. Bản đồ ngập lụt xây dựng theo phương pháp điều

tra các trận lũ lớn xảy ra chỉ tái hiện lại hiện trạng ngập lụt, chưa mang tính dự báo

nhưng nó vẫn mang ý nghĩa to lớn về nhiều mặt trong công tác chỉ huy phòng

chống lũ lụt cũng như làm cơ sở để đánh giá, so sánh các nghiên cứu tiếp theo. Tuy

vậy phương pháp này tốn công, mất nhiều thời gian, không đáp ứng nhu cầu thực tế

và có những điểm người nghiên cứu không thể đo đạc được hoặc không thu thập

được số liệu.

Sử dụng công cụ mô phỏng, mô hình hóa bằng các mô hình thủy văn, thủy

lực là rất cần thiết và có hiệu quả hơn rất nhiều và cũng là cách tiếp cận hiện đại và

đang được sử dụng rộng rãi trong thời gian gần đây trên cả thế giới và ở Việt Nam

trong sự kết hợp với cả các lợi thế của phương pháp truyền thống.

Mặt khác, với sự phát triển của máy tính và các hệ thống thông tin, cơ sở dữ

liệu ngày càng có nhiều ứng dụng phát triển dựa trên nền hệ thông tin địa lý (GIS),

mà xây dựng bản đồ ngập lụt là một trong những ứng dụng quan trọng mang lại

nhiều lợi ích thiết thực trong thực tiễn công tác phòng chống lụt bão và giảm nhẹ

thiên tai.

Do vậy luận văn này sẽ tập trung giới thiệu và phân tích các nhóm mô hình

thủy văn, thủy lực có khả năng ứng dụng trong xây dựng bản đồ ngập lụt, nhằm làm

cơ sở lựa chọn phương pháp sử dụng cho khu vực nghiên cứu cùng với việc giới

thiệu các quy trình và công cụ xây dựng bản đồ ngập lụt tích hợp kết quả mô phỏng

bằng mô hình thủy động lực với hệ thống cơ sở dữ liệu GIS.

2.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC MÔ HÌNH THỦY VĂN, THỦY LỰC TÍNH TOÁN

NGẬP LỤT

2.2.1. Các mô hình mưa dòng chảy:

 Mô hình Ltank: do PGS.TS Nguyễn Văn Lai đề xuất năm 1986, là một phiên

bản cải tiến từ mô hình Tank gốc của tác giả Sugawara (1959). Mô hình toán mưa

rào dòng chảy dựa trên quá trình trao đổi lượng ẩm giữa các tầng mặt, ngầm lưu

vực, và bốc hơi. Ứng dụng tốt cho lưu vực vừa và nhỏ.

 Mô hình HEC-HMS: là mô hình mưa dòng chảy của trung tâm thủy văn kỹ

thuật quân đội Hoa Kỳ được phát triển từ mô hình HEC-1, mô hình có những cải

tiến đáng kể cả về kỹ thuật tính toán và khoa học thủy văn thích hợp với các lưu vực

sông vừa và nhỏ. Là dạng mô hình tính toán thủy văn được dùng để tính dòng chảy

từ số liệu đo mưa trên lưu vực. Trong đó các thành phần mô tả lưu vực sông gồm

các công trình thủy lợi, các nhánh sông.

Kết quả của HEC-HMS được biểu diễn dưới dạng sơ đồ, biểu bảng tường minh

rất thuận tiện cho người sử dụng. Ngoài ra, chương trình có thể liên kết với cơ sở dữ

liệu dạng DSS của mô hình thủy lực HEC-RAS.

Mô hình NAM: được xây dựng năm 1982 tại khoa thủy văn viện kỹ thuật

thủy động lực và thủy lực thuộc đại học kỹ thuật Đan Mạch. Mô hình dựa trên

nguyên tắc các bể chứa theo chiều thẳng đứng và hồ chứa tuyến tính. Mô hình tính

quá trình mưa – dòng chảy theo cách tính liên tục hàm lượng ẩm trong năm bể chứa

riêng biệt tương tác lẫn nhau. NAM mô phỏng quá trình mưa - dòng chảy bằng việc

mô tả liên tục cho các thành phần trong 4 vùng trữ lượng tương tác lẫn nhau bao gồm:

trữ lượng tuyết; Trữ lượng nước mặt; Trữ lượng nước sát mặt; Trữ lượng nước ngầm.

Các mô hình thủy văn trên đây cho kết quả là các quá trình dòng chảy tại các

điểm khống chế (cửa ra lưu vực) vì vậy tự thân chúng đứng độc lập chưa đủ khả

năng để đưa ra các thông tin về diện tích và mức độ ngập lụt mà phải kết hợp cới

một số các công cụ khác như GIS, hoặc là biên cho các mô hình thủy động lực 1-2

chiều khác. [3]

2.2.2. Mô hình thủy lực:

 Mô hình VRSAP (Vietnam River System And Plains): tiền thân là mô hình

KRSAL do cố PSG.TS Nguyễn Như Khuê xây dựng từ 1965 đến 1993 và được sử

dụng rộng rãi ở nước ta trong khoảng 25 năm trở lại đây.

Đây là mô hình toán thủy văn - thủy lực của dòng chảy một chiều trên hệ

thống sông ngòi có nối với đồng ruộng và các khu chứa khác. Dòng chảy trong các

đoạn sông được mô tả bằng hệ phương trình Saint-Venant đầy đủ, không bỏ bớt một

vài số hạng như trong một số mô hình khác. Dòng chảy qua các công trình được mô

tả bằng các công thức thủy lực đã biết và được đưa vào cùng một số hạng như

phương trình của các đoạn sông. Dòng chảy tràn vào các ô ruộng hay khu chứa

được mô phỏng theo tư tưởng chung của mô hình SOGREAH. Các khu chứa nước

và các ô đồng ruộng trao đổi nước với sông và trao đổi nước với nhau qua các tràn hay

cống điều tiết. Do đó, mô hình đã chia các khu chứa và các ô đồng ruộng thành hai loại

chính. Loại kín trao đổi nước với sông qua cống điều tiết, loại hở trao đổi nước với

sông qua tràn mặt hay trực tiếp gắn với sông như các khu chứa thông thường.

Mô hình VRSAP cũng xét đến sự gia nhập của mưa trong tính toán thủy lực

dòng chảy trong các hệ thống sông khi diễn toán lũ hay tính tiêu nước cho hệ thống

thủy nông. Mô hình c ̣ũng xét đến khả năng truyền mặn trên hệ thống sông và đồng

ruộng. Sơ đồ tính trong VRSAP là sơ đồ sai phân ẩn lưới chữ nhật có xét đến trọng

số đối với các bước sai phân theo thời gian t và không gian x.

Mô hình VRSAP phù hợp với điều kiện Việt Nam, có thể sử dụng để:

+ Tính toán và tìm ra quy luật thay đổi của lưu lượng Q và mực nước Z tại

từng mặt cắt trên hệ thống sông và ô chứa kể cả vùng bị ảnh hưởng của thủy triều.

+ Giải bài toán tiêu úng, thoát lũ và cấp nước trên các hệ thống công trình

thủy lợi vùng đồng bằng và ven biển.

+ Lập các phương án quy hoạch quản lý và khai thác thủy lợi trên lưu vực

sông lớn nhỏ và các hệ thống công trình thủy lợi.

+ Tính truyền triều và truyền mặn trên các hệ thống sông v.v...

Mô hình VRSAP là mô hình mã nguồn mở, nên từ đó nhiều tác giả đã cải tiến

để mô hình có thể tính được truyền tải phù sa, tính tiêu thoát nước đô thị. Các loại

mô hình toán này hiện cũng đang được ứng dụng ở nước ta và cho kết quả tốt. Một

số ứng dụng của mô hình cho hệ thống sông Hồng, sông Thái Bình, sông Cả, sông

Nhật Lệ, sông Hương, sông Thu Bồn, sông Cửu Long... đủ đạt các kết quả tin cậy.

Mô hình VRSAP ứng dụng rất có hiệu quả đối với việc tính toán thủy lực tưới, tiêu

các hệ thống thủy nông, quy hoạch và lập các dự án quản lý, khai thác hệ thống

thủy nông, tính toán quy mô các công trình trên hệ thống, quản lý lưu vực và tài

nguyên ở nước ta.

Chuyển động của chất lỏng trong lòng dẫn hở có thể mô tả bằng hệ phương

trình Saint - Venant. Trong mô hình VRSAP, hệ phương trình Saint - Venant của

dòng chảy một chiều là hệ phương trình thủy động lực viết cho dòng chảy một

chiều trong lòng dẫn hở:

 Phương trình liên tục:

(1)

+ =

 Phương trình động lực:

∗

∗ −

(1 − ) + − + = −

(2)

Mô hình VRSAP chỉ giải quyết được bài toán mà dòng chảy có số

< 1

(tức là dòng chảy êm).

Hai hệ phương trình trên là hệ phương trình Saint – Venant có hai ẩn số là :

+ Q=Q(x,t) là lưu lượng trung bình mặt cắt phụ thuộc vào trục x và thời điểm t.

+ Z=Z(x,t) là mặt nước tại mặt cắt x, thời điểm t.

Trong đó, biến không gian x và thời gian t là hai biến độc lập.

Ý nghĩa của các đại lượng trong hệ phương trình Saint - Venant:

Bc - chiều rộng toàn mặt cắt ngang sông, Bc = B + Bb;

B - chiều rộng lòng sông;

Bb - chiều rộng bãi sông;

q - lưu lượng dòng chảy gia nhập trên một đơn vị dài theo đoạn sông;

J - độ dốc thủy lực, được tính theo công thức tổn thất của dòng chảy ổn định,

= .| |

R- là bán kính thủy lực, =

A - diện tích mặt cắt ướt;

P - chu vi ướt;

1/ 6

C - hệ số Chezy. Nếu tính theo công thức Manning, C= R

n - hệ số nhám Manning;

hệ số động lượng;

α hệ số sửa chữa động năng

∗ = 2 −

Tuy nhiên mô hình VRSAP không phải là một mô hình thương mại, mà là

mô hình có mã nguồn mở chỉ thích hợp với những người có sự am hiểu sâu rộng về

kiến thức mô hình; còn đối với công tác dự báo, cảnh báo nhanh cho một khu vực

cụ thể, nhất là khu vực miền Trung thì mô hình tỏ ra chưa phù hợp.

 Mô hình KOD-01 và KOD-02 của GS.TSKH Nguyễn Ân Niên dùng để tính

thủy lực dòng chảy hở một và hai chiều trên hệ thống sông có công trình điều tiết và

đồng ruộng. Hệ phương trình Saint - Venant được sử dụng ở dạng rút gọn. Sơ đồ

tính là sơ đồ hiện tam giác hỗn hợp. Sơ đồ tính cho phép giải các bài toán dòng

không ổn định một chiều như tính toán truyền triều, truyền lũ, phân phối nước, tiêu

nước... cho mạng lưới sông, ô chứa, công trình điều tiết với độ phức tạp bất kỳ. Sơ

đồ tính có thể phục vụ tính toán quy hoạch dự báo lũ và phân phối nước, phục vụ

thiết kế và quản lý hệ thống kênh tưới tiêu và các mục đích khác trong công tác thủy

lợi ở nước ta.

 Mô hình WENDY: do Viện thủy lực Hà Lan (DELFT) xây dựng cho phép

tính thủy lực dòng chảy hở, xói lan truyền, chuyển tải phù sa và xâm nhập mặn.

 Mô hình HEC-RAS: do Trung tâm Thủy văn kỹ thuật quân đội Hoa Kỳ

(Hydrologic Engineering Center of US Army Corps of Engineers) xây dựng. Mô

hình có ưu điểm là cho kết quả rõ ràng, có sơ đồ mạng lưới sông, mặt cắt của từng

nút sông. Các quan hệ Q ~ t và Z ~ t được trình bày ở dạng biểu bảng và đồ thị,

đường mặt nước trong sông được mô tả chi tiết. Mô hình HEC-RAS là mô hình tính

dòng chảy một chiều của hệ thống sông, dòng chảy trong sông được mô tả bằng hệ

phương trình Saint - Venant đầy đủ và được xây dựng theo sơ đồ sai phân ẩn có xét

đến trọng số đối với các bước sai phân theo thời gian t và chiều dọc theo dòng chảy x.

Mô hình có hạn chế là không xét đến lượng mưa rơi xuống các khu chứa sau đó gia

nhập dòng chảy. Trong những năm gần đây HEC-RAS đã được sử dụng ở nước ta

trong các nghiên cứu về lũ, đặc biệt là trong công tác đào tạo tại các trờng đại học.

Dòng chảy trong sông thiên nhiên được coi là dòng không ổn định biến đổi

chậm chảy một chiều, thay đổi theo không gian và thời gian. Các yếu tố được mô tả

bằng hệ phương trình Saint - Venant, gồm phương trình liên tục và phương trình

động lực. Hệ phương trình Saint - Venant trong mô hình này có dạng:

 Phương trình liên tục:

= (3) + +

 Phương trình động lực:

+ + + = 0 (4) ( )

Để giải hệ gồm hai phương trình liên tục (2.3) và động lực (2.4) dùng

phương pháp sai phân hữu hạn thay các đạo hàm riêng bằng tỷ số các sai phân.

Giống như mô hình VRSAP, trong mô hình HEC-RAS cũng sử dụng sơ đồ ẩn (lưới

sai phân chữ nhật) để giải hệ phương trình Saint-Venant.

 Họ mô hình MIKE: do viện thủy lực Đan Mạch (DHI) xây dựng được tích

hợp rất nhiều các công cụ mạnh, có thể giải quyết các bài toán cơ bản trong lĩnh vực

tài nguyên nước. Tuy nhiên đây là mô hình thương mại, phí bản quyền rất cao nên

không phải cơ quan nào cũng có điều kiện sử dụng.

 MIKE 11: là mô hình một chiều trên kênh hở, bãi ven sông, vùng ngập lũ,

trên sông kênh có kết hợp mô phỏng các ô ruộng mà kết quả thủy lực trong các ô ruộng

là “giả hai chiều”. MIKE 11 có một số ưu điểm nổi trội so với các mô hình như:

i. Liên kết với GIS;

ii. Kết nối với các mô hình thành phần khác của bộ MIKE ví dụ mô hình mưa rào

- dòng chảy NAM, mô hình thủy động lực học 2 chiều MIKE 21, mô hình dòng chảy

nước dưới đất, dòng chảy tràn bề mặt và dòng bốc thoát hơi thảm phủ (MIKE SHE);

iii. Tính toán chuyển tải chất khuyếch tán;

iv. Vận hành công trình;

v. Tính toán quá trình phú dưỡng;

Hệ phương trình sử dụng trong mô hình là hệ phương trình Saint - Venant

một chiều không gian, với mục đích tìm quy luật diễn biến của mực nước và lưu

lượng dọc theo chiều dài sông hoặc kênh dẫn và theo thời gian.

Mô hình MIKE 11 đã được ứng dụng rộng rãi tại Việt Nam và trên phạm vi

toàn thế giới. Tuy nhiên MIKE 11 không có khả năng mô phỏng tràn bãi nên trong

các bài toán ngập lụt MIKE 11 chưa mô phỏng một cách đầy đủ quá trình nước

dâng từ sông vào tràn bãi vào ruộng và ngược lại để cái thiện vấn đề này bộ MIKE

có thêm mô hình thủy lực hai chiều MIKE 21 và bộ kết nối MIKE FLOOD.

 MIKE 21 & MIKE FLOOD: là mô hình thủy động lực học dòng chảy 2 chiều

trên vùng ngập lũ đã được ứng dụng tính toán rộng rãi tại Việt Nam và trên phạm vi

toàn thế giới. Mô hình MIKE 21 HD là mô hình thủy động lực học mô phỏng mực

nước và dòng chảy trên sông, vùng cửa sông vịnh và ven biển. Mô hình mô phỏng

dòng chảy không ổn định hai chiều ngang đối với một lớp dòng chảy.

Mike 21 HD có thể mô hình hóa dòng chảy tràn với nhiều điều kiện được

tính đến, gao gồm:

i. Ngập và tiêu nước cho vùng tràn

ii. Tràn bờ

iii. Dòng chảy qua công trình thủy lợi

iv. Thủy triều

v. Nước dâng do mưa bão

Phương pháp mô phỏng bao gồm phương trình liên tục kết hợp với phương

trình động lượng mô tả sự biến đổi của mực nước và lưu lượng. Lưới tính toán sử

dụng trong mô hình là lưới hình chữ nhật.

Tuy nhiên MIKE 21 nếu độc lập cũng khó có thể mô phỏng tốt quá trình

ngập lụt tại một lưu vực sông với các điều kiện ngập thấp. Để có thể tận dụng tốt

các ưu điểm và hạn chế những khuyết điểm của cả hai mô hình một chiều và hai

chiều trên, DHI đã cho ra đời một công cụ nhằm tích hợp cả hai mô hình trên; đó là

công cụ MIKE FLOOD.

MIKE FLOOD là một công cụ tổng hợp cho việc nghiên cứu các ứng dụng

về vùng bãi tràn và các nghiên cứu về dâng nước do mưa bão. Ngoài ra, MIKE

FLOOD còn có thể nghiên cứu về tiêu thoát nước đô thị, các hiện tượng vỡ đập,

thiết kế công trình thủy lợi và tính toán cho các vùng sông lớn.

MIKE FLOOD được sử dụng khi cần có sự mô tả hai chiều ở một số khu vực

(MIKE 21) và tại những nơi cần kết hợp mô hình một chiều (MIKE 11). Trường

hợp cần kết nối một chiều và hai chiều là khi cần có một mô hình vận tốc chi tiết

cục bộ (MIKE 21) trong khi thay đổi dòng chảy sông được điều tiết bởi các công

trình phức tạp (cửa van, cống điều tiết, các công trình thủy lợi đặc biệt…) mô phỏng

theo mô hình MIKE 11. Khi đó mô hình một chiều MIKE 11 có thể cung cấp điều

kiện biên cho mô hình MIKE 21 và ngược lại.

 Bộ mô hình MIKE 11 và MIKE 11-GIS của viện thủy lực đan mạch (DHI)

sử dụng để xây dựng bản đồ ngập lụt cho vùng hạ lưu sông. MIKE 11-GIS là bộ

công cụ mạnh trong trình bày và biểu diễn về mặt không gian và thích hợp công

nghệ mô hình bãi ngập và sông của MIKE 11 cùng với khả năng phân tích không

gian của hệ thông tin địa lý trên môi trường ARCGIS 9.1.

MIKE 11-GIS có thể mô phỏng diện ngập lớn nhất, nhỏ nhất hay diễn biến từ

lúc nước lên cho tới lúc nước xuống trong một trận lũ. Độ chính xác của kết quả

tính từ mô hình và thời gian tính toán phụ thuộc rất nhiều vào độ chính xác của

DEM. Nó cho biết diện ngập và độ sâu tương ứng từng vùng nhưng không xác định

được hướng dòng chảy trên đó.

 Mô hình MIKE SHE: mô hình toán vật lý thông số phân bổ mô phỏng hệ

thống tổng hợp dòng chảy mặt, dòng chảy ngầm lưu vực sông. Mô phỏng biến đổi

về lượng và chất hệ thống tài nguyên nước. Bao gồm dòng chảy trong lòng dẫn,

dòng chảy tràn bề mặt, dòng chảy ngầm tầng không áp, dòng chảy ngầm tầng có áp,

dòng chảy tầng ngầm chuyển tiếp giữa tầng có áp và tầng không áp, bốc thoát hơi từ

tầng thảm phủ, truyền chất, vận chuyển bùn cát. Ứng dụng thực tiễn: đã được ứng

dụng tính toán rộng rãi trên phạm vi toàn thế giới. Ở Việt Nam MIKE SHE được

ứng dụng mô phỏng dòng hệ thống dòng chảy ngầm, mặt lưu vực.

Qua thực tế việc sử dụng các mô hình thủy văn, thủy lực hiện nay trên thế giới

và tại Việt Nam; với mong muốn mô phỏng một cách chính xác nhất quá trình ngập

lụt trong khu vực nghiên cứu, tác giả nhận thấy bộ mô hình MIKE-FLOOD của

Viện thủy lực Hà Lan có thể đáp ứng được yêu cầu xây dựng bản đồ ngập lụt cho

khu vực nghiên cứu với các lý do sau:

 Bộ mô hình MIKE bao gồm: mô hình thủy văn MIKE NAM, dùng để

tính toán các biên đầu vào cho mô hình thủy lực 1 chiều MIKE 11, cũng như biên

gia nhập khu giữa cho mô hình thủy lực hai chiều MIKE 21. Mô hình thủy lực một

chiều MIKE 11 mô phỏng dòng chảy một chiều trong sông và mô hình hai chiều

MIKE 21 mô phỏng dòng chảy hai chiều ngang bãi tràn. Bộ mô hình này rất phù

hợp để mô phỏng ngập lụt ở hạ lưu lưu vực sông Ba nơi thường xuyên xảy ra các

trận lũ từ nhở đến lớn.

 Điều kiện số liệu đo đạc trong khu vực hạn chế do nhiều nguyên nhân khác

nhau nên việc sử dụng mô hình MIKE-NAM để tính toán dòng chảy từ mưa

làm biên đầu vào cho mô hình thủy lực là cần thiết.

 Mô hình MIKE FLOOD là một công cụ tổng hợp cho việc nghiên cứu các

ứng dụng về vùng bãi tràn phù hợp cho vùng trũng nghiên cứu, có thể thể

hiện được cả mức độ ngập lụt lẫn tốc độ và hướng dòng chảy lũ trong vùng

ngập lụt.

 Mô hình EFDC

Mô hình EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code) là một phần mềm mô

hình toán có khả năng dự báo, tính toán và mô phỏng các quá trình dòng chảy, lan

truyền có tính đến các quá trình sinh - địa - hóa trong sông, hồ, hồ chứa, các vùng

cửa sông… Mô hình được cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ US EPA phát triển từ

những năm 1980 đến 1994 được các nhà khoa học viện khoa học biển Virgina tiếp

tục xây dựng. Mô hình được xây dựng dựa trên các phương trình động lực, nguyên

tắc bảo toàn khối lượng và bảo toàn thể tích. Mô hình là mô hình đa chiều (1 chiều,

2 chiều, 3 chiều) nên có khả năng đạt độ chính xác cao trong việc mô hình hóa các

hệ thống đầm lầy, đất ngập nước, kiểm soát dòng chảy, các dòng sinh song gần bờ

và các quá trình vận chuyển trầm tích. [3]

2.2.3. Lựa chọn mô hình diễn toán

Với những đặc trưng, tính năng, của các mô hình toán thủy văn, thủy lực ở

trên, đồng thời qua tình hình sử dụng cụ thể các mô hình này hiện nay trên thế giới

cũng như ở Việt Nam. Với mong muốn mô phỏng một cách chính xác nhất quá trình

tập trung nước, diễn biến quá trình mưa rào - dòng chảy và đặc biệt là mô phỏng

chính xác quá trình ngập lụt trong vùng nghiên cứu tác giả nhận thấy phần mềm

EFDC có thể đáp ứng được yêu cầu đánh giá mức độ ngập lụt cho một hệ thống.

 Lựa chọn mô hình thủy văn :

Do điều kiện số liệu thực đo đầu vào cho mô hình, đặc biệt là số liệu mưa

cũng như số liệu gia nhập khu giữa của mạng sông nghiên cứu là rất hạn chế cả về

số lượng trạm đo và chế độ đo. Chính vì vậy, việc sử dụng MIKE - NAM để tính

toán dòng chảy từ mưa làm biên đầu vào cho mô hình thủy lực là rất cần thiết và

phù hợp.

 Lựa chọn mô hình thủy lực:

Với mục đích của đề tài luận văn là xây dựng bản đồ ngập lụt, đánh giá mức

độ ngập lụt trên một khu vực. Yêu cầu đặt ra là phải tính toán, mô phỏng được

lượng và diện ngập lụt trên toàn bộ khu vực đó. Do vậy cần phải sử dụng mô hình

có khả năng mô phỏng dòng chảy 2 chiều, dòng chảy tràn trên ruộng đồng… trong

khi thời gian mô phỏng không lớn. Trong nội dung luận văn này tác giả đã lựa chọn

và sử dụng phần mềm EFDC để xác định mức độ ngập lụt cho vùng hạ lưu sông Ba

tỉnh Phú Yên.

2.2.4. Cơ sở lý thuyết của mô hình

 Mô hình mưa dòng chảy MIKE-NAM

 Giới thiệu mô hình NAM

Để tính toán quá trình hình thành dòng chảy tử mưa trên các lưu vực sông thì

mô hình NAM là một công cụ khá mạnh. Mô hình quan niệm lưu vực là các bể

chứa xếp chồng nhau, trong đó mỗi bể chứa đặc trưng cho một môi trường có chứa

các yếu tố gây ảnh hưỏng đến quá trình hình thành dòng chảy trên lưu vực, và các

bể chứa nước liên kết với nhau bằng các biểu thức toán học. Trong mô hình NAM,

mỗi một lưu vực được xem như một đơn vị xử lý với các thông số là đại diện cho

các giá trị được trung bình hóa trên toàn lưu vực. Mô hình NAM tính toán quá trình

mưa dòng chảy theo cách tính liên tục hàm lượng ẩm trong các bể chứa riêng biệt

tương tác lẫn nhau (hình 6). Mô hình NAM có tổng cộng 19 thông số gồm các

thông số về dòng chảy mặt, thông số bốc hơi, thông số tưới... Và theo thực tế tính

toán cho thấy chỉ có 5 thông số chính ảnh hưởng đến quá trình hình thành dòng

chảy đó là Umax; Lmax; CK1,2; CQOF; CQIF. [2]

Hình 6. Cấu trúc mô hình NAM [2]

 Đầu vào của mô hình NAM

Mô hình NAM là một mô hình mưa rào - dòng chảy nên dữ liệu đầu vào của

mô hình sẽ là số liệu mưa giờ hoặc mưa ngày thực đo của trạm khí tượng và số liệu

bốc hơi trung bình cùng với diện tích của lưu vực mà mưa rơi xuống.

 Đầu ra của mô hình

Kết quả của mô hình được biểu diễn qua đường quá trình lưu lượng

theo thời gian (thời gian tính bằng giờ hoặc bằng ngày tùy thuộc vào thời gian của

mưa thực đo).

 Mô hình EFDC [7, 8]

1. giới thiệu chung về mô hình