Ma River is a large river system in the North Central region of Vietnam and has great potential for
land, water resources, hydropower, forests and marine products.The decrease of low stream flow is
one of the hot issues of the basin in recent years, especially under the impact of climate change.
This manuscriptdevelopone dimensional model using the Mike 11 modelto simulate low stream flow
of Ma riverfrom 1980 to 2015. The results of average flow in dry season, 3 months dry season and
the driest month in Cam Thuy, Ly Nhan, Set Thon on downstream of Ma river show that the trend of
decrease of low flow in downstream of Ma river has occured form 2010 to 2015. In the period from
2000 to 2009, there was the highest low flow in the calculation period. From 1990 to 2000, Ma
river basin has the lowest flow. From 1980 to 1989, the lowest flow was the average valueof the
entire simulation period.
7 trang |
Chia sẻ: honghp95 | Lượt xem: 553 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Ứng dụng mô hình thủy lực một chiều đánh giá xu thế biến động dòng chảy kiệt lưu vực Sông Mã - Lương Ngọc Chung, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
KHOA HC K THUT THuhoahoiY LI VÀ MÔI TRuchoaNG uhoahoiuhoahoiuhoahoi - S 60 (3/2018) 41
BÀI BÁO KHOA H
C
ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY LỰC MỘT CHIỀU ĐÁNH GIÁ XU THẾ
BIẾN ĐỘNG DÒNG CHẢY KIỆT LƯU VỰC SÔNG MÃ
Lương Ngọc Chung1, Trần Viết Ổn2
Tóm tắt: Sông Mã là hệ thống sông lớn phân bố trên lãnh thổ 2 quốc gia là Cộng hoà dân chủ
Nhân dân Lào và Việt Nam, có tiềm năng rất lớn về đất đai, tài nguyên nước, thuỷ năng, rừng và
thủy hải sản. Suy giảm dòng chảy kiệt là một trong những vấn đề nóng của lưu vực này trong những
năm gần đây, đặc biệt dưới sự ảnh hưởng của biến đổi khí hậu. Nghiên cứu này thiết lập mô hình
thủy lực một chiều bằng mô hình Mike 11 để mô phỏng và đánh giá thực trạng và diễn biến dòng
chảy kiệt trên lưu vực sông Mã với số liệu cập nhật trong vòng 35 năm từ 1980 - 2015. Kết quả lưu
lượng trung bình mùa kiệt, trung bình 3 tháng kiệt và trung bình tháng kiệt nhất tại một số vị trí
như Cẩm Thủy, Lý Nhân, Sét Thôn trên hạ du sông Mã trong cho thấy xu hướng suy giảm dòng
chảy kiệt tại hạ du sông Mã đã diễn ra rõ rệt trong giai đoạn 2010 - 2015. Bên cạnh đó thì giai
đoạn 2000 - 2009 có mức lưu lượng kiệt cao nhất trong toàn giai đoạn tính toán. Giai đoạn kiệt
nhất nằm ở giai đoạn 1990 - 2000. Từ năm 1980 - 1989 thì lưu lượng kiệt nằm trong khoảng trung
bình của toàn chuỗi mô phỏng.
Từ khóa: Sông Mã, mô hình MIKE 11, dòng chảy kiệt, quản lý bền vững tài nguyên nước.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ1
Hiện nay hầu hết các quốc gia đang gặp áp
lực rất lớn đối với quản lý bền vững tài nguyên
nước tại các lưu vực sông với nguyên nhân điển
hình là khó khăn trong việc tìm giải pháp đồng
thuận giữa các bên liên quan để cân bằng giữa
mục đích phát triển kinh tế- xã hội và các mục
đích khác. Theo nghiên cứu của Nwankwoala
(2014) thì sự tăng trưởng nhanh về dân số, đô
thị hóa, công nghiệp hóa đã khiến tài nguyên
nước đã trở nên dễ bị suy thoái tại Nigeria và
cần phải có các giải pháp mạnh mẽ để tăng
cường quản lý bền vững tài nguyên nước. Cũng
đối mặt với thách thức tương tự thì tại Indonesia
vấn đề này còn đối mặt với sự thất thường của
chế độ thủy văn và tác động của con người theo
nghiên cứu của Fulazzaky (2014). Hiện nay
dưới sự ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, tình
hình sẽ trầm trọng thêm với nguyên nhân từ sự
thay đổi của các chu trình thuỷ văn gây khó
khăn trong dự báo, tăng tần số và cường độ của
lũ lụt và hạn hán tại Việt Nam. Quản lý bền
1Viện Quy hoạch Thủy lợi.
Email: ngocchung.iwrp@gmail.com
2Trường Đại học Thủy lợi.
vững tài nguyên nước ngày càng trở nên quan
trọng và chúng ta cần đổi mới công nghệ, chính
sách và thể chế để nâng cao hiệu quả sử dụng tài
nguyên nước trong dài hạn, cũng như để đối phó
với ảnh hưởng của biến đổi khí hậu trong tương
lai. Do đó, việc tính toán, mô phỏng và dự đoán
diễn biến dòng chảy kiệt và đề xuất được các
phương án duy trì lưu lượng này đóng một vai
trò vô cùng quan trọng trong việc ban hành các
quyết định về quản lý bền vững tài nguyên
nước.
Sông Mã là hệ thống sông lớn, phân bố trên
lãnh thổ 2 quốc gia là Cộng hoà dân chủ Nhân
dân Lào và Việt Nam, có tiềm năng rất lớn về
đất đai, tài nguyên nước, thủy năng, rừng và
thủy hải sản. Trung bình một năm sông Mã tải
ra biển một tổng lượng từ 23-25 tỷ m3, nhưng
phân bố không đều. Trong ba tháng mùa lũ tổng
lượng dòng chảy chiếm tới 17-18 tỷ m3, trong
khi đó 9 tháng mùa khô còn lại tổng lượng dòng
chảy chỉ từ 6-7 tỷ m3 làm cho mặn xâm nhập
sâu vào lòng dẫn gây khó khăn cho các cửa lấy
nước từ Giàng đến Quảng Châu, cũng như trên
sông Lèn, sông Lạch Trường. Ngược lại, trong
mùa lũ mực nước phần hạ du sông Mã, sông
Chu lên cao gây khó khăn cho công tác chống lũ
KHOA HC K THUT THuhoahoiY LI VÀ MÔI TRuchoaNG uhoahoiuhoahoiuhoahoi - S 60 (3/2018) 42
và tiêu thoát nội đồng. Theo nghiên cứu của
Chung (2016) thì những năm gần đây vùng hạ
du sông Mã đang đối mặt với tình trạng suy
giảm dòng chảy kiệt dẫn đến hạ thấp mực nước
trên các triền sông và tình trạng này ngày càng
nghiêm trọng. Cũng trong nghiên cứu của
Chung năm 2016 thì lượng mưa trong mùa khô
liên tục giảm mạnh, năm sau thấp hơn năm
trước. Mực nước trên sông đang có chiều hướng
xuống thấp dần. Hàng năm vùng hạ du sông Mã
thường bị hạn nặng ảnh hưởng lớn đến sản xuất
nông nghiệp, thủy sản cũng như các ngành kinh
tế khác. Tất cả những khó khăn do suy giảm
dòng chảy sông Mã gây ra tác động mạnh tới
tiến trình phát triển kinh tế xã hội ở hạ du.
Trong nghiên cứu này, mô hình thủy lực một
chiều Mike 11 sẽ được thiết lập, hiệu chỉnh và
kiểm định nhằm mục đích mô phỏng dòng chảy
kiệt trên lưu vực sông Mã. Tổng quan diễn biến
dòng chảy kiệt lưu vực sông Mã sẽ được mô
phỏng trong vòng 35 năm từ 1980 - 2015. Kết
quả lưu lượng trung bình mùa kiệt (trường hợp
1), trung bình 3 tháng kiệt (trường hợp 2)và
trung bình tháng kiệt nhất (trường hợp 3) tại
một số vị trí như Cẩm Thủy, Lý Nhân, Sét Thôn
(khu vực không bị ảnh hưởng bởi thủy triều)
vùng hạ du sông Mã trong mùa kiệt các năm từ
1980÷2015 được mô phỏng và phân tích.
2. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
2.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu
Sông Mã là lưu vực sông lớn với tổng diện
tích 28.490 km2, trải rộng trên lãnh thổ của
Cộng hoà dân chủ Nhân dân Lào và 5 tỉnh thuộc
Việt Nam là Điện Biên, Sơn La, Hoà Bình,
Thanh Hoá, Nghệ An. Sông Mã gồm nhiều
nhánh sông nhập vào điển hình như: Sông Chu,
sông Âm, sông Cầu Chày và sông Bưởi, và có 2
phân lưu là sông Lèn và sông Lạch Trường.
Sông Mã nằm trong 2 vùng khí hậu khác nhau,
phần thượng nguồn thuộc vùng khí hậu Tây Bắc
Bắc bộ, phần hạ du nằm trong vùng khí hậu
vùng Bắc trung bộ. Diện tích lưu vực sông Mã
rất lớn, nguồn nước khá dồi dào. Phạm vi tính
toán của nghiên cứu này sẽ tập trung vào phần
hạ du của lưu vực sông Mã thuộc tỉnh Thanh
Hóa (Hình 1).
Hình 1. Mạng lưới sông chính khu vực
nghiên cứu
2.2 Mô hình thủy lực Mike 11
Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng mô
hình Mike 11, mô hình này rất ưu việt trong
việc tính toán lưu lượng và mực nước trong hệ
thống thủy lực phức tạp. Hơn nữa, mô hình này
rất thuận tiện cho việc mô tả dòng chảy qua các
công trình thủy lực, bao gồm cả khả năng mô tả
hoạt động của các công trình. Mô hình Mike 11
với nền tảng là các phương trình Saint Venant
như sau:
Phương trình liên tục:
Q A q
x t
∂ ∂
+ =
∂ ∂ (1)
Phương trình động lượng:
2
2 0
Q
gQ QAQ hgA
t x x C AR
α
∂ ∂ ∂ + + + =
∂ ∂ ∂
(2)
Q : Lưu lượng (m3/s); α : Hệ số phân bố lưu
tốc;A : Diện tích mặt cắt ướt (m2); g : Gia tốc
trọng trường (m/s2); h : Mực nước so với điểm
mốc (m); t : thời gian (s); q : lưu lượng nhập lưu
dọc theo đơn vị chiều dài(m2/s); R : Bán kính
thuỷ lực (m); C: hệ số Chezy.
Hệ số nhám là một tham số quan trọng đại
diện cho sức cản dòng chảy. Nó ảnh hưởng tới
các kết quả về mực nước và lưu lượng. Trong
nghiên cứu này hệ số nhám được thiết lập là
0.025 cho từng con sông dựa vào các nghiên
cứu và công bố của Brunner and Bonner, 2010
và Bricker et al., 2015.
KHOA HC K THUT THuhoahoiY LI VÀ MÔI TRuchoaNG uhoahoiuhoahoiuhoahoi - S 60 (3/2018) 43
Mạng sông đưa vào tính toán thuỷ lực bao
gồm toàn bộ dòng chính và các phụ lưu chính
của vùng trung, hạ du trong lưu vực sông Mã.
Dữ liệu địa hình được Viện Quy hoạch Thủy lợi
khảo sát và thu thập năm 2014.
2.3 Biên của mô hình
Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng tài
liệu lưu lượng, mực nước tại các nút từ năm
1980 - 2015 trong mùa kiệt (tháng I đến tháng
V), bao gồm:
Biên trên của mô hình: Với mạng sông tính
toán đã được xác định ở trên, biên trên của mô
hình thuỷ lực là quá trình lưu lượng theo thời
gian Q= f(t) tại các vị trí: Sông Mã tại Cẩm
Thuỷ (Flv= 17.500 km2), Sông Chu tại Cửa Đạt
(Flv= 5.708 km2), Sông Bưởi tại Thạch Lâm
(Flv= 1.085 km2), Sông Hoạt tại Hòa Thuận
(Flv= 63 km2), Kênh Vách Bắc tại cầu Bỉm Sơn
(Flv=28,3km2).
Biên dưới của mô hình: là quá trình mực
nước theo thời gian Z=f(t) tại: Cửa sông Mã:
cửa Hới, Cửa sông Lèn: cửa Lạch Sung, Cửa
sông Lạch Trường: cửa Lạch Trường, Cửa sông
Càn: cửa Càn.
Dựa trên kết quả điều tra và khảo sát trong
nghiên cứu này chúng tôi đưa vào biên gia nhập
khu giữa chính trên lưu vực sông Mã với 15 vị
trí và các công trình lấy nước dọc sông vùng hạ
du sông Mã gồm 25 nút. Các biên lưu lượng và
mực nước đều là số liệu thực đo và tính toán do
Viện Quy hoạch Thủy lợi, Bộ Nông nghiệp và
Phát triển nông thôn tính toán và thu thập (Rà
soát quy hoạch thủy lợi lưu vực sông Mã - Viện
Quy hoạch Thủy lợi, 2015).
3. HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM ĐỊNH MÔ
HÌNH
Mô hình toán này được hiệu chỉnh và kiểm
định với số liệu thực đo tại trạm Lý Nhân, Sét
Thôn, Giàng, Hàm Rồng, Nguyệt Viên, Xuân
Khánh (Rà soát quy hoạch thủy lợi lưu vực
sông Mã - Viện Quy hoạch Thủy lợi, 2015).
Các thông số về sai số toàn phương trung bình
(RMSE) và hệ số NASH được tính toán để
đánh giá sự chính xác của mô hình. Hiệu chỉnh
mô hình sử dụng số liệu giai đoạn từ
17/03/2010 đến 30/03/2010. Kiểm định mô
hình từ 10/03/2015 đến22/03/2015.
Bảng 1. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định
mô hình
Trạm
Năm 2010
- Hiệu chỉnh
Năm 2015 -
Kiểm định
17/03-30/3 10/03-22/03
RMSE NASH RMSE NASH
Lý Nhân 0.09 0.95 0.08 0.94
Sét Thôn 0.10 0.94 0.14 0.90
Giàng 0.08 0.9 0.10 0.92
Hàm Rồng 0.10 0.90 0.11 0 91
Nguyệt Viên 0.13 0.89 0.12 0.90
Xuân Khánh 0.08 0.92 0.09 0.93
Bảng 1 cho thấy kết quả hiệu chỉnh là rất tốt
với hệ số RMSE chỉ từ 0,08 đến 0,13 cho tất cả
các vị trí kiểm định, hệ số NASH rất tốt từ 0,89
đến 0,95. Trong Hình 2 cho thấy quá trình mực
nước giữa thực đo và tính toán cùng xu thế và
sát nhau. Kết quả kiểm định trong bảng 3 cho
thấy sự chính xác của mô hình. Với sai số toàn
phương trung bình chỉ từ 0,08 đến 0,14, hệ số
NASH khá cao từ 0,90 đến 0,94. Hình 3 cũng
cho thấy sự tương quan tốt giữa kết quả thực
đo và tính toán.
Hình 2. Kết quả so sánh mực nước giữa tính
toán và thực đo tại trạm thủy văn Giàng (hạ lưu
ngã ba sông Mã - sông Chu) từ 17/03/2010 -
30/03/2010
Hình 3. Kết quả so sánh mực nước giữa tính
toán và thực đo tại trạm thủy văn Giàng (hạ lưu
ngã ba sông Mã - sông Chu) từ 10/03/2015 -
22/03/2015.
KHOA HC K THUT THuhoahoiY LI VÀ MÔI TRuchoaNG uhoahoiuhoahoiuhoahoi - S 60 (3/2018) 44
Với kết quả hiệu chỉnh và kiểm định như
trên, mô hình toán cho thấy sự tin cậy về kết quả
tính toán.
4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Từ mô hình Mike 11 đã được thiết lập và
hiệu chỉnh, kiểm định ở trên, chúng tôi tính toán
chế độ thủy lực dòng chảy mùa kiện cho toàn bộ
lưu vực sông Mã với chuỗi số liệu từ năm 1980
đến 2015 theo các trường hợp khác nhau để
đánh giá diễn biến dòng chảy trên hệ thống sông
trong thời gian này.
Các trường hợp tính toán gồm có:
- Trường hợp 1: Dòng chảy trung bình mùa
kiệt.
- Trường hợp 2: Dòng chảy trung bình 3
tháng kiệt nhất.
-Trường hợp 3: Dòng chảy trung bình tháng
kiệt nhất.
Hình 4, 5 và 6 thể hiện kết quả tính toán cho
3 trường hợp trong giai đoạn từ 1980 - 2015 tại
trạm thủy văn Cẩm Thủy, Lý Nhân và Sét Thôn,
đây là những vùng không bị ảnh hưởng bởi thủy
triều và phụ thuộc chủ yếu vào lưu lượng đến tại
trạm thủy văn Cẩm Thủy. Các giá trị lưu lượng
kiệt nhất, trung bình và các khoảng giao động
ứng với các trường hợp được xác định, đánh giá
và phân tích. Hình 7 thể hiện diễn biến lưu
lượng nhỏ nhất từ 1980 - 2015 tại 3 trạm thủy
văn trên.
Hình 4. Diễn biến lưu lượng trung bình mùa kiệt,
trung bình 3 tháng kiệt nhất và trung bình tháng kiệt
nhất từ 1980-2015 tại trạm thủy văn Cẩm Thủy
Hình 4 cho thấy hiện trạng diễn biến dòng
chảy với 3 trường hợp tại Cẩm Thủy. Giai đoạn
từ 1980-1998, lưu lượng trung bình tại Cẩm
Thủy của cả 3 trường hợp mô phỏng lần lượt là
133, 116 và 107 m3/s. Đây là giai đoạn không
xảy ra hạn hán nghiêm trọng, tuy nhiên lưu
lượng thấp kỷ lục đã xảy ra vào năm 1999 với
cả 3 trường hợp tại Cẩm Thủy, nguyên nhân là
do tác động của hiện tượng El Nino 1997 - 1998
kéo dài 15 tháng và do lượng mưa thấp trong
mùa kiệt từ tháng 1 đến tháng 5 năm 1999.
Trong giai đoạn từ năm 2000-2009, lưu lượng
của trường hợp 1 biến động từ 119 đến 245m3/s,
trường hợp 2 biến động từ 110 đến 221 m3/s,
trường hợp 3 biến động từ 101 đến 210 m3/s.
Bên cạnh đó theo số liệu thực tế thì năm 2010 là
một năm hạn hán khá nghiêm trọng ở hạ du
sông Mã, nhiều công trình không thể lấy được
nước để tưới do mực nước xuống thấp và mặn
xâm nhập sâu. Tuy nhiên dòng chảy đến tại
Cẩm Thủy năm 2010 lại nằm trong những năm
nước đến trung bình, với lưu lượng của trường
hợp 1, 2 và 3 lần lượt xấp xỉ bằng 132, 107 và
91 m3/s. Kết quả mô phỏng cho thấy xu hướng
lưu lượng giảm ở giai đoạn 2010-2015 trong cả
3 trường hợp tính toán tại trạm Cẩm Thủy. Đối
với trường hợp 1thì năm 2011 và 2012 chỉ xấp
xỉ 135 và 138 m3/s trước khi tăng nhẹ lên 140
m3/s năm 2013, tuy nhiên lưu lượng này lại
giảm vào năm 2014 và 2015 với giá trị lần lượt
là 122 và 123 m3/s. Kết quả tại trạm Cẩm Thủy
với trường hợp 2 và 3 trong giai đoạn 2010-
2015 có sự chênh lệch lớn với trường hợp 1,
điều này giải thích cho sự suy giảm dòng chảy
tại hạ lưu sông Mã trong 3 tháng mùa kiệt, đặc
biệt trong tháng kiệt nhất.
Hình 5. Diễn biến lưu lượng trung bình mùa kiệt,
trung bình 3 tháng kiệt nhất và trung bình tháng
kiệt nhất từ 1980-2015 tại trạm thủy văn Lý Nhân
KHOA HC K THUT THuhoahoiY LI VÀ MÔI TRuchoaNG uhoahoiuhoahoiuhoahoi - S 60 (3/2018) 45
Hình 5 cho thấy lưu lượng tại trạm thủy văn
Lý Nhân có diễn biến khá tương đồng với với
lưu lượng tại trạm thủy văn Cẩm Thủy. Từ năm
1980 - 1998, với trường hợp 1 thì giá trị lưu
lượng thấp nhất diễn ra vào năm 1980 với 104
m3/s, cao nhất là 168 m3/s năm 1986 và giá trị
trung bình là 131 m3/s. Trường hợp 2 và 3 giai
đoạn này sự chênh lệch là không quá lớn với giá
trị trung bình cho cả 2 trường hợp là 114 và 105
m3/s. Năm 1999, lưu lượng tại Lý Nhân thấp kỷ
lục do ảnh hưởng của hạn hán nặng và hiện
tượng El Nino kéo dài, do đó lưu lượng của
trường hợp 1, 2 và 3 là khá thấp chỉ với 95,66
và 57 m3/s lần lượt. Từ năm 2000-2009, lưu
lượng trung bình của trường hợp 1 là 150m3/s,
trường hợp 2 là 130m3/s và trường hợp 3 là
117m3/s. Năm hạn hán 2010 tại trạm Lý Nhân
lưu lượng của trường hợp 1, 2 và 3 lần lượt xấp
xỉ bằng 119, 104 và 88 m3/s. Trong giai đoạn từ
2010 - 2015 diễn biến lưu lượng tại Lý Nhân
cũng chứng kiến một xu hướng giảm rõ rệt so
với giai đoạn từ 1980-2009 trong cả 3 trường
hợp mô phỏng.
Hình 6. Diễn biến lưu lượng trung bình mùa kiệt,
trung bình 3 tháng kiệt nhất và trung bình tháng
kiệt nhất từ 1980-2015 tại trạm Sét Thôn
Hình 6 cho thấy diễn biến dòng chảy kiệt tại
Sét Thôn ở 3 trường hợp tính toán. Từ năm
1981-1985, giá trị lưu lượng trung bình của các
trường hợp không biến động nhiều chỉ 140 m3/s
với diễn biến lưu lượng trung bình mùa kiệt,
119 m3/s cho trường hợp 3 tháng mùa kiệt và
103 m3/s cho trường hợp tháng kiệt nhất. Từ
năm 1986 - 1990 có sự biến động khá lớn về lưu
lượng dòng chảy tại cả 3 trường hợp, năm lưu
lượng thấp nhất là 1988 với 99 m3/s cho trường
hợp 1, 81 m3/s cho trường hợp 2 và chỉ 75 m3/s
cho trường hợp 3. Giai đoạn từ 1991 -1998 có
sự giao động từ 91 m3/s đến 170 m3/s với trường
hợp 1, 68 m3/s đến 167 m3/s với trường hợp 2
và từ 68 m3/s đến 151 m3/s với trường hợp
tháng kiệt nhất. Năm 1999, lưu lượng tại Sét
Thôn cũng thấp kỷ lục do ảnh hưởng của hạn
hán nặng và hiện tượng El Nino kéo dài, chỉ với
89, 52 và 42 m3/s lần lượt cho kịch bàn 1, 2 và
3. Từ năm 2000-2015 là cơ sở cho thấy diễn
biến lưu lượng tại Sét Thôn có xu hướng giảm
trong cả 3 trường hợp mô phỏng.
Trên dòng nhánh sông Chu xét tại trạm thủy
văn Cửa Đạt dòng chảy kiệt nhất cũng xảy ra
vào năm 1999. Qua phân tích cho thấy: Dòng
chảy trung bình mùa kiệt tại Cửa Đạt năm 1999
là 43,5 m3/s tương đương với tần suất 93,5%;
dòng chảy trung bình 3 tháng mùa kiệt chỉ đạt
26,6 m3/s tương đương tần suất 98% và dòng
chảy trung bình tháng kiệt nhất chỉ đạt 18,9 m3/s
tương đương tần suất 98,5%.
Do lưu lượng đến mùa kiệt thời kỳ trước khi
có hồ Cửa Đạt (từ 2009 trở về trước), thời kỳ kiệt
nhất lượng nước đến hầu hết đều tập trung lấy
vào hệ thống Bái Thượng để cấp cho vùng Nam
sông Chu. Do vậy, ở hạ du đập Bái Thượng lưu
lượng chủ yếu là của sông Âm (diện tích lưu vực
760km2), nên lưu lượng rất nhỏ.
Thời kỳ từ 2010 đến 2015, do có sự điều tiết
của hồ Cửa Đạt nên lưu lượng trong thời kỳ kiệt
nhất ở hạ du đập Bái Thượng được cải thiện tốt
hơn, điều này thể hiện trong kết quả tính toán
lưu lượng từ năm 1980 đến 2015 (Hình 7).
Hình 7. Diễn biến lưu lượng trung bình mùa kiệt,
trung bình 3 tháng kiệt nhất và trung bình tháng kiệt
nhất từ 1980÷2015 tại trạm thủy văn Xuân Khánh
KHOA HC K THUT THuhoahoiY LI VÀ MÔI TRuchoaNG uhoahoiuhoahoiuhoahoi - S 60 (3/2018) 46
Qua các phân tích kết quả ở Hình 4, 5, và 6
chúng ta có thể thấy được xu hướng suy giảm
dòng chảy kiệt tại dòng chính sông Mã đã diễn
ra rõ rệt từ năm 2010 và trong giai đoạn 2010-
2015, mặc dù lưu lượng trung bình mùa kiệt,
trung bình 3 tháng kiệt nhất và trung bình tháng
kiệt nhất nằm ở mức trung bình của toàn chuỗi.
Bên cạnh đó thì giai đoạn 2000-2009 có mức
lưu lượng kiệt cao nhất trong toàn giai đoạn tính
toán. Giai đoạn kiệt nhất nằm ở giai đoạn 1990-
2000. Từ năm 1980 - 1989 thì lượng kiệt nằm
trong khoảng trung bình của toàn chuỗi mô
phỏng. Đối với nhánh sông Chu (Hình 7) do có
sự điều tiết của Hồ Cửa Đạt, xu thế dòng chảy
kiệt có tăng lên từ sau 2010 trở lại đây.
Tuy nhiên, xét về sự đóng góp cho phần hạ
du sông Mã, sau ngã ba Giàng thì phần dòng
chính sông Mã chiếm tỷ trọng lớn hơn, như
vậy có thể thấy nguồn nước phần hạ du, nơi
tập trung đông dân cư và có nhu cầu nước lớn
cho phát triển kinh tế xã hội, sẽ có xu thế
giảm đi. Để minh chứng thêm cho xu thế này,
chúng tôi xem xét thêm diễn biến của dòng
chảy nhỏ nhất trong chuỗi 35 năm tại trạm Sét
Thôn, trạm dưới cùng nhánh chính sông Mã,
và trạm Xuân Khánh trên sông Chu (Hình 8)
và biến động qua từng năm từ sau 2010 đến
nay tại hai trạm này (Hình 8).
Hình 8. Diễn biến lưu lượng nhỏ nhất từ
1980÷2015 tại Sét Thôn và Xuân Khánh
Từ kết quả phân tích thể hiện trên hai hình
này cho thấy lượng dòng chảy nhỏ nhất bên
sông Mã có xu hướng giảm đi (trừ năm 2013 có
sự tăng đột biến) nhiều hơn so với lượng dòng
chảy tăng lên bên sông nhánh sông Chu.
Đặc biệt từ sau năm 2013 thì dòng chảy nhỏ
nhất mùa kiệt có xu hướng giảm trên cả hai
nhánh sông. Xét về lượng tăng - giảm lũy tích
thì đến năm 2015 so với năm 2010 nhánh sông
Mã giảm đi 6,7 m3/s trong khi nhánh sông Chu
chỉ tăng lên 1,6 m3/s. Như vậy, tổng lượng dòng
chảy nhỏ nhất mùa kiệt sau ngã ba Giàng vẫn
giảm đi khoảng 5,1 m3/s.
Hình 9. Mức độ biến động lưu lượng nhỏ nhất
từ 2011÷2015 tại Sét Thôn và Xuân Khánh
5. KẾT LUẬN
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã thiết lập
mô hình thủy lực 1 chiều sử dụng mô hình Mike
11. Kết quả tính toán của mô hình đã mô phỏng
tốt chế độ thủy động lực và cho kết quả tính
toán trong quá trình hiệu chỉnh và kiểm định
phù hợp với các giá trị thực đo. Qua tính toán và
phân tích kết quả thủy lực mùa kiệt hạ du sông
Mã trong vòng 35 năm từ 1980-2015 cho thấy:
Dòng chảy ở hạ du dòng chính sông Mã, sông
Chu kiệt nhất rơi vào thời kỳ 1990-2000,trong
đó năm dòng chảy đến đặc biệt thấp là năm
1999. Từ năm 2010-2015 với các giá trị dòng
chảy mùa kiệt của giai đoạn này không nằm
trong những năm có dòng chảy thấp.
Phân tích kết quả tính toán dòng chảy trên 2
nhánh sông Mã và sông Chu cho thấy mặc dù đã
có sự điều tiết của hồ Cửa Đạt bên sông Chu
nhưng xu thế chung lượng dòng chảy mùa kiệt
về ngã ba Giàng vẫn giảm đi, gây khó khăn cho
sử dụng nước tại vùng hạ du lưu vực sông Mã.
Kết quả của nghiên cứu này là cơ sở quan
trọng cho việc xác định dòng chảy tối thiểu ở hạ
du sông Mã, cũng như đề xuất được các giải
pháp duy trì dòng chảy này trong các nghiên
cứu tiếp theo nhằm quản lý bền vững tài nguyên
nước vùng hạ du sông Mã.
KHOA HC K THUT THuhoahoiY LI VÀ MÔI TRuchoaNG uhoahoiuhoahoiuhoahoi - S 60 (3/2018) 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Chung, L.N., 2015. Rà soát quy hoạch thủy lợi lưu vực sông Mã. Viện Quy hoạch Thủy lợi. 2015.
Chung, L.N., 2016. Suy giảm dòng chảy kiệt và những tác động đến việc khai thác sử dụng nguồn
nước và môi trường vùng hạ du lưu vực sông Mã. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.
1- 2016.
Bricker, J.D. et al., 2015. On the Need for Larger Manning’s Roughness Coefficients in Depth-
Integrated Tsunami Inundation Models. , 57(2), pp.1–13.
Brunner, G. & Bonner, V., 2010. HEC River Analysis System (HEC-RAS) Version 4.1 January
2010. , (January), p.411.
Nwankwoala HO (2014) Problems and Options of Integrated Water Resources Management in
Nigeria: Administrative Constraints and Policy Strategies. Int Lett Nat Sci 14:12–25. doi:
10.18052/www.scipress.com/ILNS.14.12
Fulazzaky M (2014) Challenges of Integrated Water Resources Management in Indonesia. Water
6:2000–2020. doi: 10.3390/w6072000
Abstract:
APPLICATION OF ONE DIMENSIONAL MODEL FOR LOW STREAM FLOW
SIMULATION OF MA RIVER BASIN
Ma River is a large river system in the North Central region of Vietnam and has great potential for
land, water resources, hydropower, forests and marine products.The decrease of low stream flow is
one of the hot issues of the basin in recent years, especially under the impact of climate change.
This manuscriptdevelopone dimensional model using the Mike 11 modelto simulate low stream flow
of Ma riverfrom 1980 to 2015. The results of average flow in dry season, 3 months dry season and
the driest month in Cam Thuy, Ly Nhan, Set Thon on downstream of Ma river show that the trend of
decrease of low flow in downstream of Ma river has occured form 2010 to 2015. In the period from
2000 to 2009, there was the highest low flow in the calculation period. From 1990 to 2000, Ma
river basin has the lowest flow. From 1980 to 1989, the lowest flow was the average valueof the
entire simulation period.
Keywords: Ma river, Mike 11, Low stream flow in Ma river, Sustainable water resources
management.
Ngày nhận bài: 19/01/2018
Ngày chấp nhận đăng: 09/3/2018
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 36423_117738_1_pb_9067_2070325.pdf