Sử dụng chỉ số cấp nước mặt SWSI để đánh giá và giám sát hạn hán ở lưu vực sông Ba - PGS.TS. Nguyễn Quang Kim

Sö dông chØ sè cÊp n­íc mÆt SWSI ®Ó ®¸nh gi¸ vµ gi¸m s¸t h¹n h¸n ë l­u vùc s«ng Ba PGS.TS. NguyÔn Quang Kim Tr­êng §¹i häc Thñy lîi Tãm t¾t: ChØ sè cÊp n­íc mÆt SWSI lµ mét chØ sè h¹n tæng hîp, kÓ ®Õn ®Çy ®ñ c¸c thµnh phÇn nguån n­íc trong l­u vùc. §èi víi tÊt c¶ c¸c vïng ë ViÖt Nam, c¸c thµnh phÇn nguån n­íc mÆt bao gåm m­a, dßng ch¶y mÆt vµ hå chøa. Tµi liÖu vÒ m­a ë tÊt c¶ c¸c vïng trªn toµn quèc ®Òu kh¸ ®Çy ®ñ, tµi liÖu dßng ch¶y mÆt còng cã ë hÇu hÕt c¸c hÖ thèng s«ng lín vµ võa. MÆc dï tµi liÖu vÒ mùc n­íc (dung tÝch) c¸c hå chøa cßn Ýt nªn viÖc ¸p dông chØ sè SWSI vµo gi¸m s¸t vµ c¶nh b¸o h¹n h¸n vÉn cßn gÆp khã kh¨n, tuy nhiªn kÕt qu¶ tÝnh to¸n chØ sè SWSI l­îc hãa (bá qua thµnh phÇn nguån n­íc hå chøa) cho l­u vùc s«ng Ba cho thÊy sù phï hîp tèt gi÷a SWSI víi diÔn biÕn h¹n h¸n thùc tÕ trong khu vùc. Bëi vËy, nªn nghiªn cøu ¸p dông chØ sè nµy ®Ó ph©n tÝch vµ gi¸m s¸t h¹n cho c¸c l­u vùc kh¸c ë n­íc ta. §Ó n©ng cao chÊt l­îng dù b¸o vµ c¶nh b¸o còng nh­ ®Ó qu¶n lý khai th¸c cã hiÖu qu¶ tµi nguyªn n­íc cÇn sím x©y dùng vµ hoµn thiÖn m¹ng l­íi quan tr¾c khÝ t­îng, thñy v¨n s«ng ngßi vµ hå chøa. 1. ChØ sè cÊp n­íc mÆt SWSI ChØ sè cÊp n­íc mÆt SWSI (Surface Water Supply Index) ®­îc ph¸t triÓn ë Colorado [1] vµ ®ang ®­îc sö dông kh¸ réng r·i ë nhiÒu bang cña Hoa Kú. SWSI tÝch hîp dung tÝch hå chøa, l­u l­îng dßng ch¶y mÆt, m­a vµ/hoÆc tuyÕt thµnh mét chØ sè duy nhÊt. SWSI ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: SWSI = a snow +b rain + c strm + d resv −50 (1) Trong ®ã a, b, c vµ d lµ c¸c träng sè ®èi víi c¸c thµnh phÇn tuyÕt, m­a, dßng ch¶y mÆt vµ dung tÝch hå chøa trong c©n b»ng n­íc l­u vùc (a+b+c+d=1); Psnow, Prain, Pstrm, vµ Presv lµ s¸c xuÊt (%) kh«ng v­ît qu¸ cña c¸c thµnh phÇn c©n b»ng n­íc t­¬ng øng (P(X≤ A)). ChØ sè SWSI ®­îc tÝnh víi thêi ®o¹n th¸ng vµ cã gi¸ trÞ trong kho¶ng tõ -4,2 ®Õn +4,2. Gi¸ trÞ ©m thÓ hiÖn møc ®é thiÕu n­íc, gi¸ trÞ cµng nhá møc ®é kh« h¹n cµng khèc liÖt. Gi¸ trÞ d­¬ng thÓ hiÖn t×nh tr¹ng d­ thõa n­íc. B¶ng 1 thÓ hiÖn thang ph©n cÊp h¹n theo SWSI. B¶ng 1. Ph©n cÊp h¹n theo SWSI §èi víi n­íc ta do kh«ng cã b¨ng tuyÕt nªn SWSI T×nh tr¹ng cÊp n­íc thµnh phÇn c©n b»ng n­íc nµy bÞ lo¹i khái c«ng thøc 1 ≤-4 H¹n cùc nÆng (a=0). Nh­ vËy ®Ó tÝnh to¸n ®­îc chØ sè SWSI cÇn cã -4  -3 H¹n rÊt nÆng chuçi tµi liÖu quan tr¾c m­a, chuçi tµi liÖu quan tr¾c H¹n võa dßng ch¶y vµ chuçi sè liÖu dung tÝch tr÷ cña c¸c hå - 1,9  -1 H¬i kh« chøa trong l­u vùc. ë khu vùc Nam Trung Bé vµ T©y -0,9 0,9 GÇn nh­ b×nh th­êng Nguyªn tµi liÖu m­a kh¸ phong phó, tµi liÖu ®o ®¹c H¬i Èm dßng ch¶y Ýt h¬n (cã h¬n 20 tr¹m) nh­ng tr­íc m¾t còng t¹m ®ñ ®Ó phôc vô cho viÖc tÝnh to¸n SWSI. Sè liÖu thiÕu nhÊt lµ dung tÝch tr÷ c¸c hå chøa, nhiÒu hå chøa võa vµ nhá hÇu nh­ kh«ng cã sè liÖu quan tr¾c. VÒ l©u dµi cÇn thiÕt lËp ®­îc hÖ thèng quan tr¾c mùc n­íc hå ®Ó chñ ®éng ®iÒu tiÕt, sö dông n­íc mét c¸ch hiÖu qu¶ nhÊt. Tr­íc m¾t ®èi víi c¸c l­u vùc cã nhiÒu hå chøa trong sè ®ã cã mét sè hå cã tµi liÖu quan tr¾c ®ñ dµi th× cã thÓ ph©n tÝch ®Ó lùa chän nh÷ng hå ®¹i diÖn ®Ó ngo¹i suy më réng cho toµn l­u vùc. §èi víi nh÷ng l­u vùc Ýt hå chøa, tû träng nguån n­íc trong c¸n c©n c©n b»ng n­íc cña c¸c hå chøa thÊp th× cã thÓ bá qua thµnh phÇn nµy khi tÝnh to¸n ph©n tÝch t×nh h×nh h¹n theo chØ sè SWSI. 2. TÝnh to¸n chØ sè SWSI cho l­u vùc s«ng Ba C¬ së 2 - §¹i häc Thñy lîi Sè 2 Tr­êng Sa, P. 17, Q. B×nh Th¹nh, TP. Hå ChÝ Minh Email: kimnq@hn.vnn.vn Trong l­u vùc s«ng Ba cã 11 tr¹m ®o m­a: An Khª, Pleiku, S¬n Hßa, Mdrak, Ayunpa, Tuy Hßa, S¬n Hßa, P¬ R¬ Mª, S«ng Hinh, S¬n Thµnh, Krong Hnang vµ Phó Tóc. C¨n cø vµo ph©n bè kh«ng gian vµ t×nh tr¹ng chÊt l­îng sè liÖu, c¸c tr¹m Pleiku, An Khª, Ayunpa, Mdrak, Cñng S¬n vµ Tuy Hßa ®­îc chän ®Ó ®¹i diÖn cho toµn bé l­u vùc. Trong l­u vùc chØ cã hai tr¹m thñy v¨n cã sè liÖu quan tr¾c ®ñ dµi vµ hiÖn ®ang cßn ho¹t ®éng lµ An Khª vµ Cñng S¬n. C¶ hai tr¹m ®Òu n»m trªn dßng chÝnh s«ng Ba, tr¹m An Khª n»m trªn th­îng l­u (F = 1350km2), tr¹m Cñng S¬n n»m d­íi h¹ l­u (F = 12410km2). Râ rµng tr¹m Cñng S¬n thÓ hiÖn ®Çy ®ñ h¬n ®iÒu kiÖn dßng ch¶y cña l­u vùc vµ do vËy ®­îc chän ®Ó tÝnh to¸n. Trong toµn l­u vùc cã 128 hå chøa, chñ yÕu lµ hå chøa nhá. Hai hå chøa t­¬ng ®èi lín lµ Hå Yaun H¹ (V = 253106m3, b¾t ®Çu x©y dùng tõ n¨m 1989) vµ Hå S«ng Dinh (V = 357106 m3, b¾t ®Çu vËn hµnh tõ n¨m 2000). Do sè liÖu quan tr¾c mùc n­íc cña hai hå nµy ch­a cã nªn trong tÝnh to¸n ch­a kÓ ®Õn thµnh phÇn hå chøa trong ph­¬ng tr×nh 1. Ph©n phèi s¸c xuÊt (d¹ng chuÈn) cña dßng ch¶y c¸c th¸ng t¹i tr¹m Cñng S¬n ®­îc x©y dùng dùa trªn chuçi sè liÖu 22 n¨m (H×nh 1). Ph©n phèi s¸c xuÊt cña l­îng m­a c¸c th¸ng trªn l­u vùc s«ng Ba ®­îc x©y dùng víi l­îng m­a b×nh qu©n (sè häc) cña 6 tr¹m ®­îc liÖt kª trªn ®©y (H×nh 2). Tr¹m cñng s¬n - Th¸ng 2 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 Tr¹m cñng s¬n - Th¸ng 11 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 50 100 150 200 0 500 1000 1500 2000 2500 L­u l­îng (m3/s) L­u l­îng (m3/s) H×nh 1. Ph©n phèi s¸c xuÊt cña dßng ch¶y th¸ng 2 vµ 11 t¹i tr¹m Cñng S¬n l­u vùc S«ng ba - Th¸ng 6 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 l­u vùc S«ng ba - Th¸ng 11 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 50 100 150 200 250 300 0 200 400 600 800 L­îng m­a (mm) L­îng m­a (mm) H×nh 2. Ph©n phèi s¸c xuÊt cña m­a b×nh qu©n toµn l­u vùc s«ng Ba th¸ng 6 vµ 11 C¸c träng sè ®èi víi c¸c thµnh phÇn c©n b»ng n­íc ®­îc ­íc ®Þnh dùa theo so s¸nh ph©n phèi m­a vµ dßng ch¶y còng nh­ tû träng cña c¸c thµnh phÇn nµy ®èi víi nguån cÊp n­íc trong l­u vùc trong c¸c th¸ng. Do ch­a cã ®iÒu kiÖn ®Ó xÐt ®Õn nguån n­íc hå nªn träng sè cña thµnh phÇn nµy lÊy b»ng 0. Gi¸ trÞ c¸c träng sè theo c¸c th¸ng trong n¨m ®­îc lÊy nh­ trong b¶ng 2. ChØ sè SWSI cña l­u vùc S«ng Ba ®­îc tÝnh cho liÖt 22 n¨m nhê mét ch­¬ng tr×nh con viÕt b»ng Visual Basic. KÕt qu¶ tÝnh to¸n ®­îc tr×nh bµy ë d¹ng ®å thÞ trªn h×nh 3 vµ b¶ng 3 (mét sè n¨m ®iÓn h×nh). B¶ng 2. Gi¸ trÞ theo th¸ng cña c¸c träng sè ®èi víi c¸c thµnh phÇn nguån n­íc Th¸ng 1 c (dßng ch¶y) 0.8 b (m­a) 0.2 d (hå chøa) 0 2 3 4 5 0.8 0.8 0.7 0.6 0.2 0.2 0.3 0.4 0 0 0 0 6 7 8 0.6 0.5 0.5 0.4 0.5 0.5 0 0 0 9 10 11 12 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0 0 0 0 3. TÝnh phï hîp cña chØ sè SWSI víi diÔn biÕn h¹n thùc tÕ Cã thÓ nhËn thÊy r»ng chØ sè SWSI tÝnh to¸n ®­îc ph¶n ¸nh kh¸ s¸t diÔn biÕn h¹n h¸n trong l­u vùc. Theo tµi liÖu thèng kª khÝ t­îng thñy v¨n, tõ n¨m 1980 ®Õn n¨n 2000 vïng Trung bé vµ T©y Nguyªn cã 2 n¨m h¹n nÆng vô mïa (cuèi hÌ thu sang vô mïa) lµ c¸c n¨m 1993, 1998. Theo tµi liÖu s¶n xuÊt n«ng nghiÖp, tõ n¨m 1980 trë l¹i ®©y vïng Duyªn h¶i MiÒn Trung vµ T©y Nguyªn cã c¸c n¨m h¹n ®¸ng kÓ sau ®©y: 1983, 1993, 1998 (h¹n vô ®«ng xu©n); 1982, 1985, 1988, 1993, 1998 (h¹n vô hÌ thu); 1983, 1993, 1994, 1997, 1998 (h¹n vô mïa). DiÔn biÕn diÖn tÝch lóa bÞ h¹n c¸c vô ë Phó Yªn (mét phÇn cña l­u vùc s«ng Ba) trong giai ®o¹n 1980 - 2003 ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh 4. Trong ®Þa phËn tØnh Phó Yªn h¹n nÆng x¶y ra vµo vô hÌ thu vµ vô mïa n¨m 1993 vµ 1997, vô hÌ thu n¨m 1998, 2001 vµ 2002. 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 Thêi gian (th¸ng) H×nh 3. ChØ sè h¹n SWSI cña l­u vùc S«ng Ba giai ®o¹n 1980-2001 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 HÌ Thu Mïa §«ng Xu©n H×nh 4. DiÖn tÝch lóa bÞ h¹n ë Phó Yªn trong c¸c vô thuéc giai ®o¹n 1980-2003 B¶ng 3. ChØ sè SWSI l­u vùc s«ng Ba Th¸ng 1982 1983 1993 1997 1998 2001 KÕt qu¶ tÝnh to¸n chØ sè SWSI cho l­u vùc s«ng Ba (B¶ng 3) cho thÊy hai n¨m 1993 vµ 1998 h¹n kh¸ nÆng x¶y ra hÇu nh­ c¶ n¨m (tõ th¸ng 1 ®Õn th¸ng 9), ®iÒu ®ã phï hîp víi diÔn biÕn h¹n theo tµi liÖu thèng kª khÝ 4 1.9 -3.2 -2.1 4.0 -2.7 -0.9 t­îng thñy v¨n còng nh­ tµi liÖu s¶n xuÊt 5 -2.5 -2.7 -2.2 1.8 -2.3 1.5 n«ng nghiÖp. SWSI còng ph¶n ¸nh rÊt ®óng 6 1.6 0.4 -2.6 -2.6 -3.2 -1.4 trËn lò lín x¶y ra ë Duyªn h¶i Trung Bé vµo cuèi n¨m 1998 víi c¸c gi¸ trÞ b»ng 4,0 vµo th¸ng 11/1998 vµ 3,4 vµo th¸ng 12/1998. KÕt qu¶ tÝnh to¸n còng cho thÊy h¹n nÆng x¶y ra vµo vô ®«ng xu©n n¨m 1983 víi 10 -3.2 2.7 3.8 -2.7 -0.8 -2.2 SWSI cã gi¸ trÞ tõ -3,7 ®Õn -2,7 trong 5 11 -3.4 -0.7 0.3 -2.6 4.0 -2.7 th¸ng liªn tôc tõ th¸ng 1 ®Õn th¸ng 5. KÕt qu¶ nµy phï hîp víi tµi liÖu thèng kª h¹n n«ng nghiÖp trong toµn vïng. Sù phï hîp cña chØ sè SWSI còng ®­îc thÓ hiÖn qua c¸c ®ît h¹n vô mïa n¨m 1982 vµ vô hÌ thu n¨m 2001. 4. KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ ChØ sè cÊp n­íc mÆt SWSI lµ mét chØ sè h¹n tæng hîp, kÓ ®Õn ®Çy ®ñ c¸c thµnh phÇn nguån n­íc trong l­u vùc. §èi víi tÊt c¶ c¸c vïng ë ViÖt Nam, c¸c thµnh phÇn nguån n­íc mÆt bao gåm m­a, dßng ch¶y mÆt vµ hå chøa. Tµi liÖu vÒ m­a ë tÊt c¶ c¸c vïng trªn toµn quèc ®Òu kh¸ ®Çy ®ñ, tµi liÖu dßng ch¶y mÆt còng cã ë hÇu hÕt c¸c hÖ thèng s«ng lín vµ võa. MÆc dï tµi liÖu vÒ mùc n­íc (dung tÝch) c¸c hå chøa cßn Ýt nªn viÖc ¸p dông chØ sè SWSI vµo gi¸m s¸t vµ c¶nh b¸o h¹n h¸n vÉn cßn gÆp khã kh¨n, tuy nhiªn kÕt qu¶ tÝnh to¸n chØ sè SWSI l­îc hãa (bá qua thµnh phÇn nguån n­íc hå chøa) cho l­u vùc s«ng Ba cho thÊy sù phï hîp tèt gi÷a SWSI víi diÔn biÕn h¹n h¸n thùc tÕ trong khu vùc. Bëi vËy, nªn nghiªn cøu ¸p dông chØ sè nµy ®Ó ph©n tÝch vµ gi¸m s¸t h¹n cho c¸c l­u vùc kh¸c ë n­íc ta. §Ó n©ng cao chÊt l­îng dù b¸o vµ c¶nh b¸o còng nh­ ®Ó qu¶n lý khai th¸c cã hiÖu qu¶ tµi nguyªn n­íc cÇn sím x©y dùng vµ hoµn thiÖn m¹ng l­íi quan tr¾c khÝ t­îng, thñy v¨n s«ng ngßi vµ hå chøa. Tµi liÖu tham kh¶o 1) Nolan J. Doesken, Thomas B. McKee and John Kleist: Development of a surface water supply index for the Western United States. Colorado Climate Center, Department of Atmospheric Science, Colorado State University, Fort Collins, Colorado 80523. October 1991. 2) V. U. Smakhtin and D. A. Hughes: Review, Automated Estimation and Analyses of Drought Indices in South Asia. IWMI working paper 83, Drought series - Paper 1, IWMI. 2004. Use of the Surface Water Supply Index for Drought Assessment and Mornitoring in Ba River Basin The Surface Water Supply Index (SWSI) is a composite index taking into account all surface water balance components. Well describing conditions of surface water resources and drought situation in river basins, SWSI has been widely applied, especially in the United States of America. This paper presents results of a study on the application of the SWSI for drought assessment and monitoring in the Ba river basin in the Central Coast and Central Highlands. The results shown that SWSI well represents drought situations in the study basin. The findings of this study suggest the wider use of this index for drought monitering in river basins in Vietnam. ... - tailieumienphi.vn