QHPT và bảo vệ tài nguyên nớc LV Vũ Gia Thu Bồn Báo cáo thủy lực
CHƯƠNG i
điềU KiệN tự nhiên lu vực
1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên :
1.1.1. Vị trí địa lý, phạm vi nghiên cứu :
hệ thống sông Vũ Gia - Thu Bồn là hệ thống sông lớn nhất của tỉnh Quảng
Nam và T.P Đà Nẵng và cũng là một trong những con sông lớn nhất các tỉnh duyên
hải Trung Bộ. Toàn bộ lu vực nằm ở sờn Đông của dãy Trờng Sơn có diện tích lu vực :
10.350 km
2
chiếm gần 90% diện tích tự nhiên của tỉnh Quảng Nam và T.P Đà Nẵng.
Phạm vi lu vực nằm trong khoảng 16
o
3 - 14
o
55 vĩ độ Bắc và 107
o
15 - 108
o
24
kinh độ Đông.
Phía Bắc giáp lu vực sông Cự Đê.
Phía Nam giáp lu vực sông Trà Bồng và Sê San.
Phía Tây giáp Lào.
Phía Đông giáp biển Đông và lu vực sông Tam Kỳ.
Về địa giới hành chính lu vực sông Vũ Gia - Thu Bồn bao gồm đất đai của 13
huyện, thị thuộc tỉnh Quảng Nam là Trà My, Tiên Phớc, Phớc Sơn, Hiệp Đức, Nam
Giang, Quế Sơn, Duy Xuyên, Hiên, Đại Lộc, Điện Bàn, thị xã Hội An, huyện Hoà
Vang, một phần của huyện Thăng bình và thành phố Đà Nẵng, ngoài ra còn bao gồm
một phần diện tích rừng núi ở thợng nguồn thụôc huyện ĐakGlei của tỉnh Kon Tum.
1.1.2. Đặc điểm địa hình:
chảy ra biển ở cửa Hàn.
Sông có các phụ lu sau:
* Sông Đắk Mi: Đợc bắt nguồn từ những đỉnh núi cao trên 2.000 m (Ngọc Linh)
thuộc tỉnh Kon Tum. Sông có chiều dài 129 km với diện tích lu vực 2.602 km
2
có hớng
chảy Bắc Nam, sau đó nhập vào sông Bung.
* Sông Bung cũng là một phụ lu lớn của sông Vũ Gia, bắt nguồn từ vùng núi
cao ở phía Tây với chiều dài 131 km có diện tích hứng nớc 2.530 km
2
chảy theo hớng
Tây - Đông.
* Sông A Vơng là một nhánh lớn của sông Bung có chiều dài 81 km với diện
tích lu vực 681 km
2
bắt nguồn từ những dãy núi cao trên 1.000 m ở phía Bắc lu vực.
* Sông Con là một nhánh của sông Vũ Gia với diện tích lu vực 627 km
2
, chiều
dài sông 47 km với hớng chảy chính Bắc Nam sau nhập lu với sông Vũ Gia tại Đông
Phớc.
2. Sông Thu Bồn:
Sông đợc bắt nguồn từ vùng núi ranh giới 3 tỉnh Quảng Nam , Kon Tum và
Quảng Ngãi ở độ cao hơn 2000 m. Chảy theo hớng Nam - Bắc, từ Phớc Hội sông chảy
theo hớng Tây Nam - Đông Bắc khi đến Giao Thuỷ sông chảy theo hớng Tây - Đông.
Sông Thu Bồn có diện tích lu vực 3.825 km
2
. Gồm 2 nhánh chính là: sông Tranh
và sông Bồng Miêu.
Sông Thu Bồn ở hạ lu chia làm nhiều nhánh và phần lớn lu lợng chảy ra biển
Độ rộng bình
quân lu vực
(km)
Hệ số
hình
dạng
Hệ số
uốn
khúc
Mật độ lới
sông (km/km
2
)
Vũ Gia -Thu Bồn Biển Đông 205 10350 2000 552 25.5 70.0 0.47 1.8 0.47
I Thu Bồn Giao Thuỷ 168 3825 2000
Sông Khang Thu Bồn 57 609 800 210 20.4 12.1 0.2 1.4 1.1
Sông Vang Thu Bồn 24 249 300 400 23.3 8.9 0.3 1.3 0.3
Nguồn Thu Bồn Thu Bồn 35 488 900 324 22.4 16.2 0.5 1.5 0.7
Ly Ly Thu Bồn 38 279 525 204 5.7 9.0 0.34 1.38 0.26
II Vũ Gia
ái Nghĩa
174 5180 2000
Giang Vũ Gia 62 496 1000 670 23.7 9.0 0.16 1.48 0.27
Bung Vũ Gia 131 2530 1300 816 37.0 34.0 0.46 2.82 0.31
Con Vũ Gia 47 627 800 527 31.0 18.4 0.54 1.62 0.66
Tuý Loan Vũ Gia 30 309 900 271 15.0 10.3 0.3 1.30 0.57
3
QHPT và bảo vệ tài nguyên nớc LV Vũ Gia Thu Bồn Báo cáo thủy lực
1.2. Đặc điểm địa chất, thổ nhỡng.
1.2.1. Đặc điểm địa chất:
4. Đất phù sa: diện tích 51.280 ha nằm ở các huyện Điện Bàn, Duy Xuyên, Đại
Lộc, Hoà Vang, Quế Sơn loại này thích hợp trồng lúa và màu.
5. Đất và đất bạc màu có nguồn gốc Feralit: diện tích 58.980 ha nằm ở các
huyện Tiên Phớc, Quế Sơn, Đại Lộc, Hiệp Đức, Tây Đại Lộc có thể trồng cây công
nghiệp ngắn ngày.
6. Đất trên đá Granit, đá vôi, đá biến chất và trên sa thạch: có diện tích
684.060 ha nằm ở các huyện miền núi nh Duy Xuyên, Quế Sơn Tiên Phớc, Trà My,
Phớc Sơn, Giằng chủ yếu là đất rừng.
7. Đất dốc tụ: có diện tích 4.950 ha loại này chủ yếu trồng lúa và màu phân bố
rải rác trong lu vực.
8. Đất trên đá dăm, cuội kết: diện tích 26.380 ha ở các huyện Hiên, Giằng, Đại
4
QHPT và bảo vệ tài nguyên nớc LV Vũ Gia Thu Bồn Báo cáo thủy lực
Lộc.
9. Đất có mùn trên núi: có diện tích 175.895 ha ở các vùng núi cao thuộc các
huyện Giằng, Hiên, Trà My, Phớc Sơn, Đại Lộc. Địa hình phức tạp chủ yếu là rừng.
1.3. Đặc điểm khí tợng thuỷ văn của lu vực:
1.3.1. Tình hình tài liệu:
1. Tài liệu khí tợng:
Toàn tỉnh Quảng Nam - Đà Nẵng hiện nay có 22 trạm khí tợng trong đó trong lu
vực Vũ Gia - Thu Bồn có 15 trạm trong số 15 trạm có 2 trạm đo đầy đủ các yếu tố:
nhiệt độ, ma, bốc hơi, độ ẩm, gió, số giờ nắng còn các trạm khác chỉ đo ma. Trạm có
tài liệu dài nhất là trạm Đà Nẵng 35 năm, ngoài ra có 2 trạm có tài liệu trên 20 năm là
Trà My và Hội An, còn lại là dới 20 năm. Trong lu vực chỉ có 2 trạm đo đầy đủ các yếu
tố khí hậu là Đà Nẵng và Trà My, các trạm còn lại là các trạm khí tợng đo ma. Nhìn
chung các trạm phân bố chủ yếu phần hạ lu sông, ở thợng nguồn mật độ các trạm còn
ít nhất là thợng nguồn sông Vũ Gia. Đa số các trạm có tài liệu quan trắc từ năm 1976 ữ
1998, tài liệu quan trắc trong thời gian này liên tục và có chất lợng tốt.
Bảng 1.2: Tình hình quan trắc của các trạm khí hậu và ma trong lu vực
TT Trạm Yếu tố quan trắc
1979 ữ 1993 ( 15 năm)
13 Sơn Tân X
1976-1989 ( 14 năm)
14 Tiên Phớc X
1977 ữ1989 ( 13 năm)
15 Hội An X
1960 ữ 1966,1972,1976-1998 (31 năm)
5
QHPT và bảo vệ tài nguyên nớc LV Vũ Gia Thu Bồn Báo cáo thủy lực
2. Tài liệu thuỷ văn:
Trong lu vực hiện có hai trạm đo Q và H và 10 trạm đo H trên sông Vũ Gia -
Thu Bồn. Chế độ quan trắc theo qui phạm của Tổng cục Khí tợng Thuỷ văn. Nhìn
chung chất lợng tài liệu tốt.
Bảng 1.3: Tình hình quan trắc của các trạm thuỷ văn trong vùng.
TT Tên trạm Tên sông Yếu tố quan
trắc
Số năm
quan trắc
Thời gian quan
trắc
1
Thành Mỹ Vũ Gia
Q,H,
23 1976-1998
2
Nông Sơn Thu Bồn
Q,H,
23 1976-1998
3
Giao Thuỷ Thu Bồn H 23 1976-1998
o
C. Nhiệt độ cao nhất vào tháng 6, 7, và 8. Tháng lạnh nhất là tháng 12
và tháng 1, khoảng 21
o
C ở đồng bằng và 20
o
C ở miền núi. Biên độ nhiệt so với bình
quân năm trên dới 4
o
C. Cụ thể ghi ở biểu sau:
2. Độ ẩm:
Nhìn chung độ ẩm miền núi cao hơn đồng bằng. Các tháng có độ ẩm cao là các
tháng mùa ma, thờng rơi vào tháng 11 và tháng có độ ẩm nhỏ nhất là tháng 7. Cụ thể
ghi ở biểu sau :
3. Bốc hơi:
Lợng bốc hơi hàng năm ở Đà Nẵng là 1.123 mm, ở Trà My là 728 mm. Lợng
6
QHPT và bảo vệ tài nguyên nớc LV Vũ Gia Thu Bồn Báo cáo thủy lực
bốc hơi ở đồng bằng lớn hơn nhiều so với ở miền núi. Những tháng có lợng bốc hơi lớn
là từ tháng 5 đến tháng 8. Tháng bốc hơi lớn nhất là tháng 7. Tháng có lợng bốc hơi
nhỏ nhất là từ tháng 11 đến tháng 1.
4. Gió, bão:
Bão thờng xuất hiện ở Quảng Nam và T.P Đà Nẵng vào các tháng 10, 11. Trung
bình 10 năm có từ 6 đến 13 cơn bão đổ bộ vào vùng ven biển Đà Nẵng - Bình Định.
Tốc độ gió lớn nhất đạt 34 m/s tháng 10/1970 tại Đà Nẵng và tốc độ gió trung bình
năm đạt 1,8 m/s.
5. Nắng :
Số giờ nắng trong lu vực nói chung khá cao, bình quân trên 2000 giờ mỗi năm.
Tháng có giờ nắng cao nhất là tháng 7 và tháng nắng ít nhất là tháng 12.
Bảng 1.4: Các đặc trng khí hậu trung bình nhiều năm trạm Đà Nẵng
ờn núi có hớng đón gió lợng ma tăng rõ rệt, ngợc lại các sờn khuất gió lợng ma giảm đi
đáng kể. Qua các tài liệu quan trắc đợc trên các trạm trên lu vực cho thấy ở vùng
nghiên cứu lợng ma hàng năm từ 2.000 - 2.700 mm. Đặc biệt vùng núi cao ở thợng
nguồn sông Thu Bồn có hớng địa hình đón gió đã hình thành những trung tâm ma lớn
nh : Trà My 3.737 mm, Tiên Phớc 2.833 mm.
Cũng giống nh các tỉnh duyên hải Nam Trung bộ, chế độ ma của lu vực Vũ Gia
7
QHPT và bảo vệ tài nguyên nớc LV Vũ Gia Thu Bồn Báo cáo thủy lực
- Thu Bồn có sự sai lệch so với điều kiện chung của toàn bán đảo Đông Dơng. Ma đến
muộn (tháng 9) và kết thúc muộn ( tháng 12) hơn ở miền Bắc và niền Nam.
Thời kỳ gió mùa Đông bắc từ tháng 9 đến tháng 12 là mùa ma trên lu vực với l-
ợng ma chiếm trên dới 70% lợng ma cả năm. Ma lớn nhất vào tháng 10 và tháng 11
(chiếm 45% lợng ma năm. Lợng ma bình quân tháng lớn nhất ở đồng bằng 500 ữ 600
mm, ở miền núi từ 700 ữ 900 mm. Lợng ma ngày lớn nhất đã quan trắc đợc ở một số
trạm trong lu vực nh : Đà Nẵng 402 mm (1980), Hội An: 373mm, Trà My 716 mm
(1937).
Từ tháng 2 đến tháng 8 là thời kỳ khô hạn trên lu vực, mùa khô kéo dài 8 tháng
lợng ma chỉ chiếm 29 ữ 30% lợng ma năm. Các tháng 2,3,4 là các tháng ít ma nhất ở
đồng bằng chỉ từ 10 ữ 30 mm, ở miền núi từ 30 ữ 100 mm. Lợng ma nhỏ hơn lợng bốc
hơi nên dòng chảy kiệt khá nhỏ, kiệt ngày xảy ra vào tháng 7 hoặc tháng 8.
Bảng 1.6: Lợng ma trung bình nhiều năm của các trạm trong lu vực
Đơn vị: mm
Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
ái Nghĩa
70,8 18,3 20,1 49,4 145,0 148,7 85,9 133,4 236,3 625,6 423,1 137,3 2093,8
Đà Nẵng
64,8 23,7 17,7 33,5 95,5 121,4 73,9 107,7 295,6 648,4 408,6 159,8 2050,7
Cẩm Lệ
58,7 13,1 15,5 35,9 91,3 116,1 51,0 91,6 280,7 612,6 377,0 158,6 1902,2
Bà ná
3
. Tuy
nhiên sự phân bố dòng chảy năm trên các sông rất chênh lệch nhau, nơi lớn mô số có
thể gần gấp đôi nơi nhỏ. Mô số dòng chảy tại Nông Sơn trên sông Thu Bồn lên đến
76,7 l/s/km
2
, tại Thành Mỹ trên sông Vũ Gia là 57,3 l/s/km
2
.
Sự biến động dòng chảy trên lu vực khá lớn với chuỗi quan trắc từ 1977 ữ 1996
hệ số biến sai Cv dòng chảy năm đạt 0,32 ữ 0,36. Năm nhiều nớc gấp 4 lần năm ít nớc.
Tại Nông Sơn tổng lợng dòng chảy năm nhiều nớc 1982 đạt 12.0 tỷ m
3
trong khi đó
8
QHPT và bảo vệ tài nguyên nớc LV Vũ Gia Thu Bồn Báo cáo thủy lực
vào năm ít nớc 1983 chỉ đạt 2,92 tỷ m
3
và tại Thành Mỹ trên sông Vũ Gia năm nhiều n-
ớc 95-96 đạt 5,52 tỷ m
3
trong khi đó vào năm ít nớc 1983 chỉ đạt 1,28 tỷ m
3
.
Cũng nh ma, chế độ dòng chảy năm của lu vực phân thành 2 mùa:
Mùa lũ từ tháng 10 đến tháng 12, lợng dòng chảy chiếm 65% tổng lợng dòng
chảy năm
Mùa kiệt kéo dài từ tháng 1 đến tháng 9 với lợng dòng chảy chiếm 35% lợng
dòng chảy năm. Thời kỳ kiệt nhất vào tháng 4, tại Nông Sơn có dòng chảy trung bình
65,8 m
ngập úng ở nhiều vùng đặc biệt ảnh hởng đến thời kỳ thu hoạch lúa vụ 3 (Tháng 10) và
gây khó khăn cho việc gieo trồng vụ Đông Xuân (Tháng 11). Mùa khô từ tháng 1 đến
tháng 8 ma ít, nền nhiệt độ cao thờng gây hạn hán vào thời kỳ gieo trồng của vụ Xuân
Hè, Hè Thu (Tháng 4, tháng 5) và vụ 3 (Tháng 7).
Hệ thống sông Vũ Gia - Thu Bồn có lợng dòng chảy khá dồi dào nhng phân bố
không đều, lợng nớc tập trung vào mùa ma, trong khi sản xuất nông nghiệp lại tập
trung chủ yếu vào 8 tháng mùa khô, trong thời kỳ này dòng chảy cạn kiệt dẫn đến mực
nớc sông xuống thấp, mặn xâm nhập ở vùng hạ lu. Vì vậy điều hoà và phân phối nguồn
nớc trên hệ thống sông là rất cần thiết có nh vậy mới đảm bảo các nhu cầu nớc cho sản
xuất nông nghiệp và các ngành dân sinh kinh tế khác.
9
QHPT và bảo vệ tài nguyên nớc LV Vũ Gia Thu Bồn Báo cáo thủy lực
CHƯƠNG ii
cơ sở tính toán thuỷ lực
2.1. Nhiệm vụ và mục đích tính toán
Vùng hạ du hệ thống sông Vũ Gia - Thu Bồn bao gồm một mạng lới sông tơng
đối dày đặc có quan hệ chặt chẽ về mặt thuỷ lực với nhau, trong mùa kiệt phần cửa
sông bị xâm nhập mặn mạnh ảnh hởng rất lớn đến khả năng cung cấp nớc ngọt cho
hoạt động của nông nghiệp cũng nh các ngành kinh tế khác trong địa bàn. Trong khi
đó đây là vùng tập trung dân c, cơ sở công nghiệp và phần lớn diện tích đất có khả
năng nông nghiệp, có thể nói đây là một trong những địa bàn quan trọng mang tính
quyết định tới thu nhập cũng nh tiến trình phát triển kinh tế của thành phố Đà Nẵng và
tỉnh Quảng Nam. Trong kế hoạch xây dựng và phát triển kinh tế của đất nớc thì thành
phố Đà Nẵng và vùng phụ cận sẽ là một trung tâm kinh tế quan trọng của Miền Trung
đồng thời là cửa ngõ của con đờng xuyên á lu thông hàng hoá giữa Việt Nam - Lào -
Thái Lan với thế giới do vậy việc phát triển nguồn nớc của lu vực sông Vũ Gia - Thu
Bồn là nhu cầu thiết yếu phục vụ cho mục tiêu trên. Nhu cầu nớc ngọt phục vụ cho
phát triển các ngành kinh tế ngoài nông nghiệp cũng nh phục vụ dân sinh ngày càng
tăng trong khi đó những quy hoạch thuỷ lợi trớc đây cha đề cập đầy đủ đến nhiệm vụ
naỳ. Vấn đề cấp nớc trở nên cấp bách, cần đa ra các giải pháp công trình để thoả mãn
Bản đồ tỷ lệ 1/50.000 toàn vùng nghiên cứu.
2.3.2. Tài liệu thuỷ văn:
+ Toàn bộ các đờng quá trình lu lợng, mực nớc, nồng độ mặn tại các trạm thực
đo từ ngày 13-27/5/2002 do Viện Quy hoạch Thuỷ lợi thực hiện.
+ Đờng quá trình lu lợng, mực nớc tại các biên tính toán với tần suất P= 75% và
90% do các chuyên gia thuỷ văn của dự án thực hiện. (Đợc trình bày chi tiết trong báo
cáo chuyên đề thuỷ văn của dự án)
2.3.3. Tài liệu thuỷ nông:
+ Lu lợng lấy nớc của các trạm bơm trong vùng từ 13-27/5/2002
+ Nhu cầu nớc theo các phơng án tại các điểm lấy nớc theo quy hoạch trong giai
đoạn hiện tại và trong tơng lai.
+ Lu lợng điều tiết của các công trình thợng nguồn theo các phơng án quy
hoạch.
Toàn bộ tài liệu đợc các chuyên gia tính toán thuỷ nông, thuỷ công của dự án
thực hiện và cung cấp. (Đợc trình bày chi tiết trong báo cáo chuyên đề thuỷ nông và
thuỷ công của dự án)
2.4. phơng pháp tính toán.
Vào mùa kiệt dòng chảy trong mạng sông nghiên cứu bị chi phối bởi lu lợng n-
ớc đến từ thợng lu và các lu vực bên gia nhập, chế độ hoạt động lấy nớc của các trạm
bơm, chế độ thuỷ triều ở cửa sông do vậy chế độ dòng chảy trong mạng sông là dòng
chảy trong mạng sông thiên nhiên không áp, không ổn định, sóng dài biến đổi chậm
theo không gian và thời gian. Chế độ dòng chảy cho một đoạn sông đơn ở dạng này đ-
ợc mô tả bằng hệ phơng trình vi phân đạo hàm riêng Saint-Venant (bao gồm phơng
trình liên tục và phơng trình động lợng).
Song song với diễn biến thuỷ lực trên sông là quá trình xâm nhập mặn, vào giai
đoạn mực nớc triều ngoài biển cao hơn trong sông, nớc mặn từ biển xâm nhập vào nội
địa các phân tử muối khuyếch tán làm nớc ngọt cũng bị nhiễm mặn. Quá trình xâm
nhập mặn đợc mô tả bằng phơng trình khuyếch tán muối.
Hệ phơng trình cơ bản mô tả chế độ thuỷ lực và xâm nhập mặn nh sau:
+ Phơng trình liên tục:
g
x
z
gw
W
Q
xt
Q
Phơng trình lan truyền muối:
W
pSG
x
S
EW
xWx
S
W
Q
t
S
=
S: nồng độ muối tính theo (g/l)
E: hệ số khuếch tán
G: nguồn mặt bổ sung bằng dòng chảy gia nhập
Giải hệ phơng trình vi phân trên sẽ xác định đợc giá trị lu lợng, mực nớc tại mọi
đoạn sông, mọi mặt cắt ngang trong mạng sông và mọi thời điềm trong khoảng thời
gian nghiên cứu. Về lý thuyết hệ phơng trình vi phân đạo hàm riêng Saint - Venant chỉ
có hai ẩn số là lu lợng (Q) và mực nớc (Z) là hàm của hai biến số độc lập không gian
(X), thời gian (T) nhựng thực tế các đại lợng địa hình: diện tích mặt cắt ớt (W), chiều
rộng mặt nớc (B), bán kính thuỷ lực của mặt cắt (R) lại cũng là hàm phức tạp của Q, Z
do vậy không thể giải bằng phơng pháp tích phân trực tiếp đợc. Để giải hệ phơng trình
12
QHPT và bảo vệ tài nguyên nớc LV Vũ Gia Thu Bồn Báo cáo thủy lực
này phải dùng phơng pháp tính gần đúng, ở đây sử dụng phơng pháp sai phân hữu hạn
sơ đố ẩn 4 điểm của Pressman. Theo phơng pháp này thì mạng sông nghiên cứu đợc
chia thành các đoạn sông đơn bằng các mặt cắt ngang, các đoạn sông đợc nối tiếp với
nhau theo đúng trạng thái tự nhiên, bằng phơng pháp trên và quá trình sai phân tuyến
tính hoá sẽ thu đợc hệ phơng trình sai phân viết tòan mạng sông thông qua mắt lới sai
phân, giải hệ phơng trình sai phân sẽ thu đợc nghiệm cần tìm tại các mắt lới, cụ thể là
tìm đợc cao trình mực nớc tại tại các mặt cắt (nút) và lu lợng thông qua các đoạn sông
sau mỗi bớc thời gian tính toán. Phơng trình lan truyền muối cũng đợc sai phân hoá
đồng cấp với phơng trình Saint-Venant, ở mỗi bớc tính toán sau khi tìm đợc nghiệm Q,
Z thì tiến hành giải phơng trình lan truyền muối đã đợc sai phân bằng phong pháp đờng
đặc trng, nghiêm thu đợc là giá trị nồng độ muối (S) tại mọi mặt cắt tính toán.
Nh vậy sau mỗi bớc tính toán sẽ thu đợc giá trị lu lợng Q (m
3
/s) tại mọi đoạn
sông và cao trình mực nớc Z (m), nồng độ mặn S (g/l) tại mọi mặt cắt trong sơ đồ tính
toán.
2.5. sơ đồ tính toán.
Căn cứ vào mạng sông trong phạm vi nghiên cứu chúng tôi thiết lập sơ đồ tính
2
, nhập vào mặt cắt 97 thuộc sông Bà Rén
+ Sông Ly Ly F
lv
= 279 km
2
, nhập vào mặt cắt 100 thuộc sông Bà Rén
b. Qúa trình lấy nớc từ mạng sông cấp cho các hộ dùng nớc của các trạm bơm.
Tại 19 vị trí (sẽ đợc trình bày chi tiết ở phần sau)
13
Copyright: Tài liệu đại học ©