Chương 1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG THU BỒN 1. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ Lưu vực sông Thu Bồn thuộc tỉnh Quảng Nam và Đà Nẵng với tổng diện tích là 3155 km2 (tính đến trạm Nông Sơn), nằm trong vị trí từ 14 054’31” đến 15045’11” vĩ độ Bắc, 107050’10” đến 108028’29” kinh độ Đông. Phía tây giáp với dãy Trường Sơn, phía Tây Nam giáp tỉnh Kon Tum, phía Đông giáp biển Đông, phía Đông Nam giáp tỉnh Quảng Ngãi (hình 1) 4. ĐỊA HÌNH, ĐỊA MẠO Địa hình khá phức tạp gồm các kiểu địa hình núi, thung lũng và đồng bằng.
Các dãy núi bóc mòn kiến tạo dạng địa lũy uốn nếp khối tảng trên đá biến chất và đá trầm tích lục nguyên có độ cao dưới 700 m ở hạ lưu đến trên 2000 m. Xen giữa các dãy núi là các thung lũng xâm thực hẹp dạng chữ V với hai bên sườn khá dốc, các bãi bồi ở lòng thung lũng là sản phẩm tích tụ hỗn hợp aluvi – proluvi 10. Đồng bằng cao tích tụ xâm thực trên thềm sông biển cổ cao từ 10 – 15 m phía biển đến 40 – 50 m ở chân núi và bị chia cắt mạnh bởi các dòng chảy thường xuyên. Do địa hình cao và dốc, sông ngắn là điều kiện thuận lợi cho quá trình tập trung nước và hình thành lũ lụt (hình 2) 1.
ĐỊA CHẤT, THỔ NHƯỠNG Lưu vực có thành phần đất đá khá đa dạng. Ở vùng thượng nguồn là các thành tạo macma: granit biotit, granit haimica, cát kết, andezit, đá phiến sét. Phía Nam lưu vực còn bắt gặp phylit, quazit, cuội kết, đá hoa, đá phiến mica, porphyolit, đá phiến lục của hệ tầng A Vương. Phần thấp của lưu vực phổ biến các thành tạo sông cuội, sỏi, mảnh vụn, cát, bột, sét.
Vùng gần biển chủ yếu là cát có nguồn gốc gió biển và một phần nhỏ thành tạo cuội cát, bột có nguồn gốc sông – biển. Dọc theo sông là các thành tạo: cuội, cát, bột, sét có nguồn gốc sông tuổi Đệ tứ. Phần thượng nguồn là đất mùn vàng đỏ trên núi, dọc hai bờ sông là đất đỏ vàng trên phiến sét và đất xói mòn trơ sỏi đá. Đất núi dốc phần lớn trên 200, tầng đất mỏng có nhiều đá lộ.
Các đồng bằng được cấu tạo bởi phù sa cổ, phù sa mới ngoài ra còn có các cồn cát và bãi cát chạy dọc theo bờ biển ở các đồng bằng ven biển (hình 3) 10. THẢM THỰC VẬT Rừng tự nhiên trên lưu vực còn ít, chủ yếu là loại rừng trung bình và rừng nghèo, phần lớn phân bố ở núi cao. Vùng núi cao có nhiều lâm thổ sản quý. Vùng đồi núi cao còn rất ít rừng, đại bộ phận là đồi núi trọc và đất cây công nghiệp, cây bụi, ngoài ra ở vùng hạ lưu có đất trồng nương rẫy xen dân cư (hình 4).
Với độ che phủ của các loại rừng trình bày trong bảng 210. Hình 1: Lưu vực sông Thu Bồn 3 Hình 2: Bản đồ địa hình lưu vực sông Thu Bồn – trạm Nông Sơn 4 Hình 3: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất lưu vực sông Thu Bồn - trạm Nông Sơn 5 Hình 4: Bản đồ rừng lưu vực sông Thu Bồn – trạm Nông Sơn 6 Bảng 1: Lớp phủ thực vật theo mức độ che tán và tỷ lệ % so với lưu vực Tỷ lệ % so với Mật độ tán STT Loại hình lớp phủ diện tích lưu vực che (%) Rừng rậm thường xanh cây lá rộng nhiệt đới 1 0,7 > 90 gió mùa ít bị tác động Rừng rậm thường xanh cây lá rộng nhiệt đới 2 12,34 70 90 gió mùa đã bị tác đông Rừng rậm thường xanh hỗn giao cây lá rộng, 3 1,53 60 70 lá kim nhiệt đới gió mùa Rừng rậm thường xanh nhiệt đới gió mùa tre 4 4,56 50 60 nứa hoặc rừng nửa rụng lá 5 Rừng cây bụi trên đất phong hóa từ đá vôi 1,59 20 30 Rừng cây bụi rộng lá chảng cỏ cao có cây bụi 6 9,68 10 20 hoặc cây trồng lâu năm 7 Chảng cây thấp 1,95 5 10 8 Cây trồng nông nghiệp ngắn ngày 14,58 <5 Bảng 2: Hiện trạng sử dụng đất năm 2000 lưu vực sông Thu Bồn STT Loại Diện tích (km2) Diện tích (%) 1 Đất rừng tự nhiên nghèo 612 19,4 2 Đất rừng tự nhiên giàu và trung bình 694,5 22,11 3 Đất chảng cây bụi 1321 41,87 4 Đất lúa, màu 128,2 4,06 5 Đất chuyên lúa 183,9 5,83 6 Đất cây cỏ xen nương rẫy 68,29 2,16 7 Đất cây bụi có gỗ rải rác 101,6 3,22 8 Đất chuyên rau, màu và cây CNNN 21,55 0,68 9 Đất đồng cỏ 20,98 0,66 1. KHÍ HẬU Khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa, không có mùa lạnh rõ rệt, nhiệt độ tối thấp trung bình không xuống dưới 100C, là vùng ẩm ướt nhất khu vực Trung Bộ. - Hoàn lưu khí quyển: Mùa hè chịu ảnh hưởng của luồng không khí nhiệt đới Ấn Độ Dương, không khí xích đạo, tín phong mùa hè.
Mùa đông chịu ảnh hưởng của luồng không khí tín phong, không khí cực đới. - Số giờ nắng: Trung bình từ dưới 2000 giờ ở vùng núi cao đến 2600 giờ ở vùng đồng bằng ven biển, tăng dần từ Bắc vào Nam, từ miền núi đến đồng bằng. - Gió: Hàng năm có hai mùa gió chính đó là gió mùa Đông Bắc và gió mùa 7 Tây Nam. Mùa đông hướng gió chính là hướng Bắc, Tây Bắc và Đông Bắc; về mùa hạ chủ yếu là gió Tây Nam và Đông Nam.
- Độ ẩm không khí: Độ ẩm tương đối trung bình năm thường lớn hơn 80%, độ ẩm không khí cao trong mùa mưa (85 – 90%) và thấp trong mùa khô (70 – 75%). - Mưa: Nằm trong địa hình cao nhất của dãy Trường Sơn nên lưu vực sông Thu Bồn rất thuận lợi đón gió là nguyên nhân gây mưa khá đa dạng. Hoàn lưu Tây Nam cùng với sự hoạt động của dải hội tụ nhiệt đới, hoàn lưu Đông Bắc cùng với các nhiễu động thời tiết đem lượng mưa lớn cho toàn lưu vực. Trên lưu vực có tâm mưa lớn: Tâm mưa Bạch Mã với lượng mưa năm trên 3000 mm.
Tuy nhiên, mưa phân bố không đều cả về không gian và thời gian. Xét cả về lượng lẫn độ dài mùa mưa trên lưu vực thì có xu hướng giảm dần từ phía Tây sang phía Đông, từ miền núi xuống đồng bằng 10, 14. MẠNG LƯỚI SÔNG SUỐI VÀ TÌNH HÌNH LŨ LỤT Sông Thu Bồn là một hệ thống sông lớn ở Nam Trung Bộ, nằm trong vùng sụt võng trung sinh địa, dốc theo hướng Tây Nam – Đông Bắc. Độ cao bình quân là 552 m.
Mật độ sông suối trung bình là 0.47 km/km2 tương ứng với tổng chiều dài toàn bộ sông suối là 4865 km. Dòng chính sông Thu Bồn dài 205 km bắt nguồn từ đỉnh Ngọc Lĩnh ở độ cao 1600 m và chảy ra biển Hội An. Toàn bộ hệ thống sông có 19 phụ lưu các cấp. Độ dốc bình quân lưu vực đạt 25.
Lưu vực sông có chiều dài lưu vực lớn gấp hai lần chiều rộng, có dạng hình nan quạt, hệ số uốn khúc khá lớn đạt 1. Phần thượng lưu và trung lưu chảy trong vùng núi chủ yếu là granit xuống vùng trũng chủ yếu là sa thạch, cuội kết có xen lẫn diệp thạch và đá vôi 8. Dòng chảy theo hướng Bắc – Nam. Phần hạ lưu sông chảy theo hướng Tây – Nam và đổ ra biển.
Càng về hạ du lòng sông càng mở rộng, độ dốc đáy sông giảm dần, độ uốn khúc tăng lên, ở hạ lưu xuất hiện nhiều bãi bồi ở giữa lòng sông, có xảy ra hiện tượng bồi lấp và xói lở. Mùa lũ trên lưu vực sông Thu Bồn kéo dài trong 3 tháng X – XII chiếm tới 60 – 70% lượng dòng chảy cả năm. Mô đun dòng chảy mùa lũ đạt tới 200 l/s.km2, đây là trị số mô đun dòng chảy mùa lũ lớn nhất so với tất cả các lưu vực sông trên lãnh thổ Việt Nam. Với điều kiện địa hình dốc, mạng lưới sông suối phát triển tỏa tia, mức độ tập trung mưa lớn cả về lượng lẫn về cường độ trên phạm vi rộng nên lũ trên các sông suối của lưu vực sông Thu Bồn mang đậm tính chất lũ núi với các đặc trưng: cường suất lũ lớn, thời gian lũ ngắn, đỉnh lũ nhọn, biên độ lũ lớn.
Hàng năm trên sông Thu Bồn xuất hiện 4 – 5 trận lũ, năm nhiều nhất 8 có 7- 8 trận lũ, lũ lớn nhất trong năm thường xuất hiện trong tháng X và XI. Hình thế thời tiết chủ yếu mưa sinh lũ trên lưu vực là bão (chiếm khoảng 55% tần xuất), không khí lạnh (chiếm khoảng 23%) đây cũng chính là nguyên nhân gây lũ đặc biệt lớn (hình 5) Bảng 3: Danh sách trạm khí tượng thủy văn trên lưu vực sông Thu Bồn Yếu tố quan trắc Tên trạm Sông Mưa H Q Các yếu tố khác Thành Mỹ Thu Bồn X X X Ái Nghĩa Thu Bồn X X Nông Sơn Thu Bồn X X X Cầu Lâu Thu Bồn X Giao Thủy Thu Bồn X X Vĩnh Diện Thu Bồn X Hội An Thu Bồn X X Sươn Tân Thu Bồn X Hiệp Đức Thu Bồn X Quế Sơn Thu Bồn X Khâm Đức Thu Bồn X Trà Mi Thu Bồn X An Hòa Thu Bồn X Đà Nẵng Thu Bồn X Cẩm Lệ Thu Bồn X Hội Khánh Thu Bồn X X 9 107° 107° 108°9 108° 108° 45' 57' ' 21' 33' 15°46'12' 15°46'12' 15°32'51' 15°32'51' 15°19'30' 15°19'30' Chó gi¶i: 14°6'9' 14°6'9' §•êng ph©n l•u S«ng suèi 14°52'48'' 14°52'48' 107° 107° 108° 108° 108°33 45' 57' 9' 21' ' Hình 5: Bản đồ mạng lưới thủy văn lưu vực sông Thu Bồn-trạm Nông Sơn 10 Chương 2 TỔNG QUAN CÁC MÔ HÌNH MƯA - DÒNG CHẢY 2. CÁC MÔ HÌNH MƯA - DÒNG CHẢY Mô hình mưa - dòng chảy có thể là mô hình tất định hoặc mô hình ngẫu nhiên 9. Mô hình tất định là mô hình mô phỏng quá trình biến đổi của các hiện tượng thuỷ văn trên lưu vực mà ta đã biết trước.
Nói khác với mô hình ngẫu nhiên là mô hình mô phỏng quá trình dao động của bản thân quá trình thủy văn mà không chú ý đến các nhân tố đầu vào tác động của hệ thống. Xét trên quan điểm hệ thống, các mô hình thuỷ văn tất định có các thành phần chính: -Đầu vào của hệ thống -Hệ thống -Đầu ra của hệ thống. Dựa trên cơ sở cấu trúc vật lý các mô hình thuỷ văn tất định được phân loại thành các mô hình thuỷ động lực học, mô hình nhận thức và mô hình hộp đen. Dựa vào sự xấp xỉ không gian, các mô hình thuỷ văn tất định còn được phân loại thành các mô hình thông số phân phối và các mô hình thông số tập trung.