Sö dông chØ sè cÊp níc mÆt SWSI ®Ó ®¸nh gi¸ vµ gi¸m s¸t h¹n h¸n<br />
ë lu vùc s«ng Ba<br />
<br />
PGS.TS. NguyÔn Quang Kim<br />
Trêng §¹i häc Thñy lîi<br />
Tãm t¾t:<br />
ChØ sè cÊp níc mÆt SWSI lµ mét chØ sè h¹n tæng hîp, kÓ ®Õn ®Çy ®ñ c¸c thµnh phÇn nguån<br />
níc trong lu vùc. §èi víi tÊt c¶ c¸c vïng ë ViÖt Nam, c¸c thµnh phÇn nguån níc mÆt bao<br />
gåm ma, dßng ch¶y mÆt vµ hå chøa. Tµi liÖu vÒ ma ë tÊt c¶ c¸c vïng trªn toµn quèc ®Òu<br />
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<br />
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<br />
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<br />
(bá qua thµnh phÇn nguån níc hå chøa) cho lu vùc s«ng Ba cho thÊy sù phï hîp tèt gi÷a<br />
SWSI víi diÔn biÕn h¹n h¸n thùc tÕ trong khu vùc. Bëi vËy, nªn nghiªn cøu ¸p dông chØ sè nµy<br />
®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<br />
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<br />
hoµn thiÖn m¹ng líi quan tr¾c khÝ tîng, thñy v¨n s«ng ngßi vµ hå chøa.<br />
1. ChØ sè cÊp níc mÆt SWSI<br />
ChØ sè cÊp níc mÆt SWSI (Surface Water Supply Index) ®îc ph¸t triÓn ë Colorado<br />
[1] vµ ®ang ®îc sö dông kh¸ réng r·i ë nhiÒu bang cña Hoa Kú. SWSI tÝch hîp dung tÝch hå<br />
chøa, lu lîng dßng ch¶y mÆt, ma vµ/hoÆc tuyÕt thµnh mét chØ sè duy nhÊt. SWSI ®îc tÝnh<br />
theo c«ng thøc:<br />
aP bPrain cPstrm dPresv 50<br />
SWSI snow (1)<br />
12<br />
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<br />
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<br />
(%) kh«ng vît qu¸ cña c¸c thµnh phÇn c©n b»ng níc t¬ng øng (P(X≤ A)). ChØ sè SWSI ®îc<br />
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<br />
®é thiÕu níc, gi¸ trÞ cµng nhá møc ®é kh« h¹n cµng khèc liÖt. Gi¸ trÞ d¬ng thÓ hiÖn t×nh<br />
tr¹ng d thõa níc. B¶ng 1 thÓ hiÖn thang ph©n cÊp<br />
h¹n theo SWSI. B¶ng 1. Ph©n cÊp h¹n theo SWSI<br />
§èi víi níc ta do kh«ng cã b¨ng tuyÕt nªn SWSI T×nh tr¹ng cÊp níc<br />
thµnh phÇn c©n b»ng níc nµy bÞ lo¹i khái c«ng thøc 1 ≤-4 H¹n cùc nÆng<br />
(a=0). Nh vËy ®Ó tÝnh to¸n ®îc chØ sè SWSI cÇn cã -4 -3 H¹n rÊt nÆng<br />
chuçi tµi liÖu quan tr¾c ma, chuçi tµi liÖu quan tr¾c -2,9 -2 H¹n võa<br />
dßng ch¶y vµ chuçi sè liÖu dung tÝch tr÷ cña c¸c hå - 1,9 -1 H¬i kh«<br />
chøa trong lu vùc. ë khu vùc Nam Trung Bé vµ T©y -0,9 0,9 GÇn nh b×nh thêng<br />
Nguyªn tµi liÖu ma kh¸ phong phó, tµi liÖu ®o ®¹c 1 1,9 H¬i Èm<br />
dßng ch¶y Ýt h¬n (cã h¬n 20 tr¹m) nhng tríc m¾t 2 2,9 Èm võa<br />
còng t¹m ®ñ ®Ó phôc vô cho viÖc tÝnh to¸n SWSI. Sè 34 RÊt Èm<br />
liÖu thiÕu nhÊt lµ dung tÝch tr÷ c¸c hå chøa, nhiÒu hå >4 Cùc Èm<br />
chøa võa vµ nhá hÇu nh kh«ng cã sè liÖu quan tr¾c.<br />
VÒ l©u dµi cÇn thiÕt lËp ®îc hÖ thèng quan tr¾c mùc níc hå ®Ó chñ ®éng ®iÒu tiÕt, sö dông<br />
níc mét c¸ch hiÖu qu¶ nhÊt. Tríc m¾t ®èi víi c¸c lu vùc cã nhiÒu hå chøa trong sè ®ã cã<br />
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<br />
ngo¹i suy më réng cho toµn lu vùc. §èi víi nh÷ng lu vùc Ýt hå chøa, tû träng nguån níc<br />
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<br />
to¸n ph©n tÝch t×nh h×nh h¹n theo chØ sè SWSI.<br />
2. TÝnh to¸n chØ sè SWSI cho lu vùc s«ng Ba<br />
C¬ së 2 - §¹i häc Thñy lîi<br />
Sè 2 Trêng Sa, P. 17, Q. B×nh Th¹nh, TP. Hå ChÝ Minh<br />
Email: kimnq@hn.vnn.vn<br />
Trong lu vùc s«ng Ba cã 11 tr¹m ®o ma: An Khª, Pleiku, S¬n Hßa, Mdrak, Ayunpa,<br />
Tuy Hßa, S¬n Hßa, P¬ R¬ Mª, S«ng Hinh, S¬n Thµnh, Krong Hnang vµ Phó Tóc. C¨n cø vµo<br />
ph©n bè kh«ng gian vµ t×nh tr¹ng chÊt lîng sè liÖu, c¸c tr¹m Pleiku, An Khª, Ayunpa,<br />
Mdrak, Cñng S¬n vµ Tuy Hßa ®îc chän ®Ó ®¹i diÖn cho toµn bé lu vùc. Trong lu vùc chØ<br />
cã hai tr¹m thñy v¨n cã sè liÖu quan tr¾c ®ñ dµi vµ hiÖn ®ang cßn ho¹t ®éng lµ An Khª vµ<br />
Cñng S¬n. C¶ hai tr¹m ®Òu n»m trªn dßng chÝnh s«ng Ba, tr¹m An Khª n»m trªn thîng lu<br />
(Flv = 1350km2), tr¹m Cñng S¬n n»m díi h¹ lu (Flv = 12410km2). Râ rµng tr¹m Cñng S¬n<br />
thÓ hiÖn ®Çy ®ñ h¬n ®iÒu kiÖn dßng ch¶y cña lu vùc vµ do vËy ®îc chän ®Ó tÝnh to¸n. Trong<br />
toµn lu vùc cã 128 hå chøa, chñ yÕu lµ hå chøa nhá. Hai hå chøa t¬ng ®èi lín lµ Hå Yaun<br />
H¹ (V = 253106m3, b¾t ®Çu x©y dùng tõ n¨m 1989) vµ Hå S«ng Dinh (V = 357106 m3, b¾t<br />
®Çu vËn hµnh tõ n¨m 2000). Do sè liÖu quan tr¾c mùc níc cña hai hå nµy cha cã nªn trong<br />
tÝnh to¸n cha kÓ ®Õn thµnh phÇn hå chøa trong ph¬ng tr×nh 1.<br />
Ph©n phèi s¸c xuÊt (d¹ng chuÈn) cña dßng ch¶y c¸c th¸ng t¹i tr¹m Cñng S¬n ®îc x©y<br />
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<br />
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<br />
®©y (H×nh 2).<br />
<br />
Tr¹m cñng s¬n - Th¸ng 2 Tr¹m cñng s¬n - Th¸ng 11<br />
1 1<br />
<br />
0.9 0.9<br />
<br />
0.8 0.8<br />
<br />
0.7 0.7<br />
S¸c xuÊt<br />
S¸c xuÊt<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
0.6 0.6<br />
<br />
0.5 0.5<br />
<br />
0.4 0.4<br />
<br />
0.3 0.3<br />
<br />
0.2 0.2<br />
<br />
0.1 0.1<br />
<br />
0 0<br />
0 50 100 150 200 0 500 1000 1500 2000 2500<br />
<br />
Lu lîng (m3/s) Lu lîng (m3/s)<br />
<br />
<br />
<br />
H×nh 1. Ph©n phèi s¸c xuÊt cña dßng ch¶y th¸ng 2 vµ 11 t¹i tr¹m Cñng S¬n<br />
<br />
lu vùc S«ng ba - Th¸ng 6 lu vùc S«ng ba - Th¸ng 11<br />
1 1<br />
<br />
0.9 0.9<br />
<br />
0.8 0.8<br />
<br />
0.7 0.7<br />
S¸c xuÊt<br />
S¸c xuÊt<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
0.6 0.6<br />
<br />
0.5 0.5<br />
<br />
0.4 0.4<br />
<br />
0.3 0.3<br />
<br />
0.2 0.2<br />
<br />
0.1 0.1<br />
<br />
0 0<br />
<br />
0 50 100 150 200 250 300 0 200 400 600 800<br />
<br />
Lîng ma (mm) Lîng ma (mm)<br />
<br />
<br />
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<br />
C¸c träng sè ®èi víi c¸c thµnh phÇn c©n b»ng níc ®îc íc ®Þnh dùa theo so s¸nh<br />
ph©n phèi ma vµ dßng ch¶y còng nh tû träng cña c¸c thµnh phÇn nµy ®èi víi nguån cÊp<br />
níc trong lu vùc trong c¸c th¸ng. Do cha cã ®iÒu kiÖn ®Ó xÐt ®Õn nguån níc hå nªn träng<br />
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<br />
trong b¶ng 2. ChØ sè SWSI cña lu vùc S«ng Ba ®îc tÝnh cho liÖt 22 n¨m nhê mét ch¬ng<br />
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<br />
b¶ng 3 (mét sè n¨m ®iÓn h×nh).<br />
B¶ng 2. Gi¸ trÞ theo th¸ng cña c¸c träng sè ®èi víi c¸c thµnh phÇn nguån níc<br />
Th¸ng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12<br />
c (dßng ch¶y) 0.8 0.8 0.8 0.7 0.6 0.6 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5<br />
b (ma) 0.2 0.2 0.2 0.3 0.4 0.4 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5<br />
d (hå chøa) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0<br />
3. TÝnh phï hîp cña chØ sè SWSI víi diÔn biÕn h¹n thùc tÕ<br />
Cã thÓ nhËn thÊy r»ng chØ sè SWSI tÝnh to¸n ®îc ph¶n ¸nh kh¸ s¸t diÔn biÕn h¹n h¸n<br />
trong lu vùc. Theo tµi liÖu thèng kª khÝ tîng thñy v¨n, tõ n¨m 1980 ®Õn n¨n 2000 vïng<br />
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<br />
1993, 1998. Theo tµi liÖu s¶n xuÊt n«ng nghiÖp, tõ n¨m 1980 trë l¹i ®©y vïng Duyªn h¶i MiÒn<br />
Trung vµ T©y Nguyªn cã c¸c n¨m h¹n ®¸ng kÓ sau ®©y: 1983, 1993, 1998 (h¹n vô ®«ng xu©n);<br />
1982, 1985, 1988, 1993, 1998 (h¹n vô hÌ thu); 1983, 1993, 1994, 1997, 1998 (h¹n vô mïa).<br />
DiÔn biÕn diÖn tÝch lóa bÞ h¹n c¸c vô ë Phó Yªn (mét phÇn cña lu vùc s«ng Ba) trong giai<br />
®o¹n 1980 - 2003 ®îc thÓ hiÖn trªn h×nh 4. Trong ®Þa phËn tØnh Phó Yªn h¹n nÆng x¶y ra vµo<br />
vô hÌ thu vµ vô mïa n¨m 1993 vµ 1997, vô hÌ thu n¨m 1998, 2001 vµ 2002.<br />
<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
SWSI<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
0<br />
Jan-80<br />
Jan-81<br />
Jan-82<br />
Jan-83<br />
Jan-84<br />
Jan-85<br />
Jan-86<br />
Jan-87<br />
Jan-88<br />
Jan-89<br />
Jan-90<br />
Jan-91<br />
Jan-92<br />
Jan-93<br />
Jan-94<br />
Jan-95<br />
Jan-96<br />
Jan-97<br />
Jan-98<br />
Jan-99<br />
Jan-00<br />
Jan-01<br />
-1<br />
-2<br />
-3<br />
-4<br />
-5<br />
Thêi gian (th¸ng)<br />
<br />
H×nh 3. ChØ sè h¹n SWSI cña lu vùc S«ng Ba giai ®o¹n 1980-2001<br />
<br />
8000<br />
DiÖn tÝch h¹n (ha)<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
7000<br />
6000<br />
5000 HÌ Thu<br />
Mïa<br />
4000<br />
§«ng Xu©n<br />
3000<br />
2000<br />
1000<br />
0<br />
19<br />
<br />
<br />
19<br />
<br />
<br />
19<br />
<br />
<br />
19<br />
<br />
<br />
19<br />
<br />
<br />
19<br />
<br />
<br />
19<br />
<br />
<br />
19<br />
<br />
<br />
19<br />
<br />
<br />
19<br />
<br />
<br />
20<br />
<br />
<br />
20<br />
80<br />
<br />
<br />
82<br />
<br />
<br />
84<br />
<br />
<br />
86<br />
<br />
<br />
88<br />
<br />
<br />
90<br />
<br />
<br />
92<br />
<br />
<br />
94<br />
<br />
<br />
96<br />
<br />
<br />
98<br />
<br />
<br />
00<br />
<br />
<br />
02<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
H×nh 4. DiÖn tÝch lóa bÞ h¹n ë Phó Yªn trong c¸c vô thuéc giai ®o¹n 1980-2003<br />
B¶ng 3. ChØ sè SWSI lu vùc s«ng Ba<br />
Th¸ng 1982 1983 1993 1997 1998 2001 KÕt qu¶ tÝnh to¸n chØ sè SWSI cho lu vùc<br />
1 1.0 -3.1 -2.6 1.3 -2.8 1.7 s«ng Ba (B¶ng 3) cho thÊy hai n¨m 1993 vµ<br />
1998 h¹n kh¸ nÆng x¶y ra hÇu nh c¶ n¨m<br />
2 1.3 -3.7 -2.3 3.5 -3.1 1.2<br />
(tõ th¸ng 1 ®Õn th¸ng 9), ®iÒu ®ã phï hîp<br />
3 1.7 -3.5 -0.1 1.6 -2.7 3.4 víi diÔn biÕn h¹n theo tµi liÖu thèng kª khÝ<br />
4 1.9 -3.2 -2.1 4.0 -2.7 -0.9 tîng thñy v¨n còng nh tµi liÖu s¶n xuÊt<br />
5 -2.5 -2.7 -2.2 1.8 -2.3 1.5 n«ng nghiÖp. SWSI còng ph¶n ¸nh rÊt ®óng<br />
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<br />
7 0.7 -3.1 -2.2 -0.9 -3.6 -2.6 cuèi n¨m 1998 víi c¸c gi¸ trÞ b»ng 4,0 vµo<br />
th¸ng 11/1998 vµ 3,4 vµo th¸ng 12/1998.<br />
8 -3.3 -0.5 -1.8 0.7 -2.3 2.5<br />
KÕt qu¶ tÝnh to¸n còng cho thÊy h¹n nÆng<br />
9 -2.0 -1.8 -2.2 0.9 -2.7 -2.8 x¶y ra vµo vô ®«ng xu©n n¨m 1983 víi<br />
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<br />
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<br />
12 -2.7 -1.7 2.5 -2.5 3.4 -1.6 qu¶ nµy phï hîp víi tµi liÖu thèng kª h¹n<br />
n«ng nghiÖp trong toµn vïng. Sù phï hîp<br />
cña chØ sè SWSI còng ®îc thÓ hiÖn qua c¸c ®ît h¹n vô mïa n¨m 1982 vµ vô hÌ thu n¨m<br />
2001.<br />
4. KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ<br />
ChØ sè cÊp níc mÆt SWSI lµ mét chØ sè h¹n tæng hîp, kÓ ®Õn ®Çy ®ñ c¸c thµnh phÇn<br />
nguån níc trong lu vùc. §èi víi tÊt c¶ c¸c vïng ë ViÖt Nam, c¸c thµnh phÇn nguån níc<br />
mÆt bao gåm ma, dßng ch¶y mÆt vµ hå chøa. Tµi liÖu vÒ ma ë tÊt c¶ c¸c vïng trªn toµn quèc<br />
®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<br />
dï tµi liÖu vÒ mùc níc (dung tÝch) c¸c hå chøa cßn Ýt nªn viÖc ¸p dông chØ sè SWSI vµo gi¸m<br />
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<br />
hãa (bá qua thµnh phÇn nguån níc hå chøa) cho lu vùc s«ng Ba cho thÊy sù phï hîp tèt<br />
gi÷a SWSI víi diÔn biÕn h¹n h¸n thùc tÕ trong khu vùc. Bëi vËy, nªn nghiªn cøu ¸p dông chØ<br />
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<br />
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<br />
dùng vµ hoµn thiÖn m¹ng líi quan tr¾c khÝ tîng, thñy v¨n s«ng ngßi vµ hå chøa.<br />
Tµi liÖu tham kh¶o<br />
1) Nolan J. Doesken, Thomas B. McKee and John Kleist: Development of a surface water<br />
supply index for the Western United States. Colorado Climate Center, Department of<br />
Atmospheric Science, Colorado State University, Fort Collins, Colorado 80523. October<br />
1991.<br />
2) V. U. Smakhtin and D. A. Hughes: Review, Automated Estimation and Analyses of<br />
Drought Indices in South Asia. IWMI working paper 83, Drought series - Paper 1, IWMI.<br />
2004.<br />
<br />
Use of the Surface Water Supply Index for Drought Assessment and Mornitoring<br />
in Ba River Basin<br />
The Surface Water Supply Index (SWSI) is a composite index taking into account all surface<br />
water balance components. Well describing conditions of surface water resources and drought<br />
situation in river basins, SWSI has been widely applied, especially in the United States of<br />
America. This paper presents results of a study on the application of the SWSI for drought<br />
assessment and monitoring in the Ba river basin in the Central Coast and Central Highlands.<br />
The results shown that SWSI well represents drought situations in the study basin. The<br />
findings of this study suggest the wider use of this index for drought monitering in river basins<br />
in Vietnam.<br />