Đánh giá mức độ hạn hán bằng chỉ số hạn thủy văn trên lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn giai đoạn 1977-nay - Bản tin KHCN&HTQT Quý IV năm 2019

Trên lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn hiện nay có hai trạm đo dòng chảy ở thượng lưu là Thành Mỹ (sông Vu Gia) và Nông Sơn (Thu Bồn) có số liệu đầy đủ từ năm 1976- nay. Ngoài ra, từ năm 2005 đến nay ở vùng trung lưu hệ thống sông Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Trung Trung Bộ đã tổ chức đo đạc dòng chảy từ  tháng 3 đến tháng 8 hàng năm.

Mùa cạn lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn bắt đầu từ tháng 1 đến tháng 9, trong đó tháng 1 và tháng 9 là hai tháng chuyển tiếp từ mùa lũ sang mùa cạn và từ mùa cạn sang mùa lũ.

Tính từ năm 1977 đến năm 2018, so với dòng chảy cả năm thì dòng chảy mùa cạn trên lưu vực sông Vu Gia chiếm 53%, trên sông Thu Bồn chiếm 47%. Tháng kiệt nhất trên sông Vu Gia là tháng IV và trên sông Thu Bồn là tháng VII.

Dòng chảy trên lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn thường có xu thế giảm dần từ tháng 1 đến tháng 4, sang tháng 5, tháng 6 dòng chảy được nâng cao hơn và giảm dần đến tháng 8, sang tháng 9 dòng chảy tăng dần.

Bảng 1: Thời gian xuất hiện và tỷ lệ dòng chảy mùa cạn tháng kiệt nhất

III. Đánh giá mức độ hạn hán bằng chỉ số hạn thủy văn

Hiện nay không có một chỉ số nào có ưu điểm vượt trội so với các chỉ số khác trong mọi điều kiện.Việc áp dụng tính toán chỉ số hạn còn phụ thuộc vào cơ sở dữ liệu quan trắc sẵn có. Trong khuôn khổ của bài báo qua quá trình tính toán và nhận thấy tình hình thực tế tại địa phương, xin chọn chỉ số thiếu hụt dòng chảy để tính toán và phân tích diễn biến hạn cho lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn.

3.1. Phương pháp tính toán

Chỉ số thiếu hụt dòng chảy biểu thị mức độ lượng dòng chảy thiếu hụt so với nhu cầu cấp nước.

Khi dòng chảy trong sông cạn kiệt, thấp hơn một ngưỡng nào đó sẽ không đủ cung cấp cho các nhu cầu dùng nước từ đó dẫn đến hạn thủy văn. Các đặc trưng hạn thủy văn của một dòng sông như sau:

Bảng 2 : Phân cấp hạn thủy văn theo chỉ số thiếu hụt dòng chảy

3.2. Tính hạn cho lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn theo chỉ số thiếu hụt dòng chảy

Hiện nay, nhu cầu nước dùng cho tưới chiếm khoảng 70-90% tổng lượng nước cần dùng trong các hệ thống sông và các vùng và lượng nước tưới trong mùa vụ thượng được tính theo lượng dòng chảy mùa cạn ứng với tần suất 75% hoặc 85%. Vì vậy, đối với lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn chọn giá trị Q mùa cạn ứng với tần suất 85% làm lưu lượng ngưỡng để tính toán chỉ số hạn.

Ta có dòng chảy ngưỡng ứng với tần suất 85% tại Nông Sơn và Thành Mỹ như sau:

Bảng 3: Lưu lượng ngưỡng trạm Nông Sơn và Thành Mỹ

Sau khi xác định được dòng chảy ngưỡng, tiến hành tính toán chỉ số thiếu hụt dòng chảy (Kth) tại Nông Sơn và Thành Mỹ từ năm 1977- tháng 8/2019 kết quả như sau:

Bảng 4: Kết quả tính toán chỉ số thiếu hụt dòng chảy và tần suất xuất hiện mùa cạn từ năm 1977-2019 tại trạm Thành Mỹ

Bảng 5: Kết quả tính toán chỉ số thiếu hụt dòng chảy và tần suất xuất hiện mùa cạn từ năm 1977-2019 tại trạm Nông Sơn

Hình 1: Tần suất xuất hiện hạn với chỉ số thiếu hụt >10.1 tại Nông Sơn và Thành Mỹ

Sau khi tính toán chỉ số hạn thủy văn bằng chỉ số thiếu hụt dòng chảy với chuỗi số liệu 43 năm từ 1977-2019, thấy rằng tại Thành Mỹ chỉ số thiếu hụt Kth>10.1 từ tháng 1, tháng 2 ở mức cao hơn Nông Sơn, tuy nhiên từ tháng 3, tháng 5 đến tháng 8, ở mức thấp hơn, tháng 4 và tháng 9 ở mức xấp xỉ.

Tần suất xuất hiện hạn vừa đối với Thành Mỹ đạt từ 0-5%, cao nhất là tháng 5 với 7%; hạn nặng đạt từ 0-7%, cao nhất là tháng 4 đạt 12% và hạn rất nặng tháng 1, tháng 2, tháng 5 và tháng 9 đạt từ 2-9%, các tháng còn lại tần suất xuất hiện khá cao đạt từ 12-16%.

Với Nông Sơn tần suất xuất hiện hạn vừa đạt từ 0-7%, cao nhất là tháng 4 đạt 23%, tháng 6 và tháng 7 đạt 14-16%; hạn nặng đạt từ 0-5%; hạn rất nặng vào tháng 7, tháng 8 đạt 23-28%, tháng 4, tháng 5 đạt 12-14%, các tháng còn lại đạt 0-7%.

Xét từ năm 1977-2010 thì năm 1983, 1995, 1998 và 2005 là các năm có mùa cạn thiếu nước nghiêm trọng nhất, đặc biệt là năm 1983 và 1998 theo số liệu tính toán có liên tiếp từ 5-6 tháng xuất hiện hạn nặng và hạn rất nặng.

Tuy nhiên, xét từ năm 2011 đến tháng 2016 thì hạn chỉ xuất hiện chủ yếu trên sông Vu Gia (Thành Mỹ), trên sông Thu Bồn (Nông Sơn) gần như không có tháng nào xuất hiện hạn. Đặc biệt, trên sông Vu Gia từ năm 2013 đến 2016, chỉ có một vài tháng không xảy ra hạn, còn lại hầu hết các tháng mùa cạn xuất hiện hạn vừa trở lên.

Năm  2017, theo tính toán thì không xuất hiện hạn, nhưng từ tháng 3/2018- tháng 10/2018 liên tiếp trên sông Vu Gia xuất hiện hạn nặng và rất nặng. Đặc biệt từ tháng 3/2019 đến nay, tình trạng hạn hán càng trở nên gay gắt, chỉ số thiếu hụt dòng chảy đều ở trên ngưỡng hạn rất nặng.

Trên sông Thu Bồn từ năm 2017 đến nay, hầu hết các tháng đều không xuất hiện hạn, riêng tháng 3 xuất hiện hạn nhẹ, sang tháng 7, tháng 8 năm 2019 theo số liệu tính toàn thì đã xuất hiện hạn rất nặng.

Điều này phản ánh đúng với thực tế hiện nay khi các công trình thủy điện đi vào hoạt động thì dòng chảy trên sông Vu Gia và sông Thu Bồn có sự thay đổi do điều tiết dòng chảy của các công trình này. Ngoài ra, do thiếu hụt lượng mưa từ mùa mưa năm 2018 đến nay, mực nước trên các hồ chứa đang xuống mức rất thấp ảnh hưởng đến dòng chảy xả về hạ du do lượng phát điện giảm dần dẫn đến tình trạng hạn hán và xâm nhập mặn trên lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn càng diễn ra gay gắt.

Từ kết quả tính toán chỉ số thiếu hụt dòng chảy tại Thành Mỹ và Nông Sơn đã phần nào đánh giá được diễn biến hạn hán trên lưu vực sông Vu Gia- Thu Bồn, phản ánh tương đối đúng với thực trạng hạn hán từ năm 1977 đến nay. Đồng  thời có thể đưa ra được dự báo, cảnh báo hạn trên lưu vực khi có dòng chảy dự báo cho từng tháng mùa cạn. Tuy nhiên, việc lấy lưu lượng ngưỡng trong mùa cạn ứng với tần suất 85% với chuỗi số liệu 43 năm (1977-2019) theo nhu cầu dùng nước cho tưới tiêu, chưa xét đến các nhu cầu dùng nước khác nữa. Vì vậy, lưu lượng dòng chảy ngưỡng có thể tăng lên và từ đó mức độ thiếu hụt dòng chảy sẽ tăng lên, tình hình hạn hán sẽ còn nghiêm trọng hơn.

Tác giả: Nguyễn Thị Hải - Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Trung Trung Bộ