Giới Thiệu Về Mạng Lưới Các Trạm Khí Tượng Và Nguồn Số Liệu Đo Mưa Ở

- Ngoài nguyên nhân hình thành thì chế độ mưa còn bị chi phối bởi các yếu tố khí hậu và đặc điểm mặt đệm. Trong các yếu tố khí hậu ảnh hưởng đến mưa thì chế độ gió đóng vào trò quan trọng nhất. Ở các tỉnh miền Bắc nước ta về mùa đông gió mùa đông bắc mang không khí lạnh và khô từ lục địa phía bắc xuống, lượng mưa do đó ít và cường độ mưa nhỏ. Mùa hạ các khí đoàn nóng ẩm ngự trị, thêm vào đó là các hình thế thời tiết gây mưa như bão, dải hội tụ nhiệt đới, . . . thường gây ra mưa lớn. Gió mùa đông bắc từ biển vào lại gây mưa lớn ở các tỉnh miền Trung. Hướng gió, vận tốc gió là những yếu tố ảnh hưởng đến chế độ mưa, nghiên cứu số liệu thống kê trong [9] thì vận tốc hướng gió chính trung bình trong các tháng mùa mưa trong năm thường lớn gấp 1.5 - 2 lần vận tốc gió trung bình năm và chính chúng có ảnh hưởng đến chế độ mưa ở nước ta.

- Trong các yếu tố mặt đệm thì điều kiện địa hình có ảnh hưởng trội nhất đối với mưa. Địa hình ảnh hưởng đến mưa là yếu tố độ cao và hướng của sườn núi đón gió ẩm. Hướng của sườn núi đón gió do địa hình tạo ra gây ‘‘hiệu ứng chặn trước núi’’, không khí bị nhiễu động mạnh nên mưa nhiều hơn ở sườn núi hướng đón gió ẩm so với sườn núi phía khuất gió. Độ cao của địa hình cũng ảnh hưởng đến chế độ mưa và lượng mưa. Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy khi độ cao tăng thì lượng mưa tăng do nhiệt độ giảm thấp và độ ẩm tăng, tuy nhiên quan hệ này chỉ tồn tại đến một độ cao giới hạn nào đó thì chấm dứt, độ cao giới hạn này ở Việt Nam ước lượng là 1800 - 2000m [21], [25], [26], [38]. Độ cao bình quân của lưu vực nhỏ của công trình thoát nước nhỏ trên đường ở nước ta đều thường nằm trong các giới hạn này. Do ảnh hưởng của địa hình trong một vùng có điều kiện khí hậu tương đối đồng nhất có thể tồn tại những vùng mưa lớn thường gọi là những tâm mưa, ở nước ta có những trung tâm mưa lớn như Đông Triều, Bắc Quang, Hoàng Liên Sơn, Tam Đảo, Bà Nà, Trà Mi, Bạch Mã, . . . , lượng mưa trung bình năm tại các trung tâm mưa này rất lớn, có

thể đạt trên 3000mm, tâm mưa lớn nhất Việt Nam là Bạch Mã có lượng mưa trung bình năm đạt trên 8000mm. Vùng có lượng mưa lớn kéo dài từ vĩ tuyến 150 vĩ bắc đến 160 vĩ bắc gọi là vĩ tuyến nước. Ngược lại, những trung tâm mưa nhỏ được hình thành ở những vùng thấp, khuất hoặc nằm song song với hướng gió ẩm, như các vùng An Châu, Sơn La, Mường Xén, khu vực tỉnh Ninh Thuận, . . . lượng mưa trung bình năm tại những khu vực này chỉ đạt trên dưới 1000mm, đặc biệt khu vực tỉnh Ninh Thuận lượng mưa trung bình năm chỉ đạt khoảng 800mm. Vùng có lượng mưa nhỏ

kéo dài ở duyên hải cực nam Trung Bộ từ vĩ tuyến 100 vĩ bắc đến 120 vĩ bắc là vùng ít mưa khá điển hình ở nước ta, [15], [25].

- Khi thực hiện nghiên cứu, khảo sát số liệu thống kê trong [9], là nguồn số liệu đã được soát xét lại năm 2008, cho 54 trạm khí tượng phân bố trên toàn quốc, cho thấy xu hướng ở nước ta nơi nào có lượng mưa trung bình năm lớn thì thường ở độ cao lớn và cũng thường có vận tốc gió hướng chính trung bình trong các tháng mùa mưa trong năm lớn. Tuy nhiên, cũng có nhiều điểm ngoại lệ vì chế độ mưa còn phụ thuộc vào nhiều nhân tố khác nữa.

- Trong những năm gần đây, khí hậu Việt Nam chịu nhiều ảnh hưởng của hiện tượng BĐKH, gây tác động tiêu cực đến chế độ mưa ở nước ta. Điều này được thể hiện rất rõ qua các nghiên cứu trong các kịch bản biến đổi khí hậu ở nước ta do Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố.

2.2. Giới thiệu về mạng lưới các trạm khí tượng và nguồn số liệu đo mưa ở nước ta.

- Ở nước ta, chỉ đến cuối thế kỷ 19, đầu thế kỷ 20 thì hệ thống các trạm quan trắc khí tượng thủy văn mới được hình thành do người Pháp lập, tuy nhiên số trạm quan trắc còn ít, chủ yếu là trạm quan trắc thủy văn trên các hệ thống sông lớn và đo mực nước. Chỉ từ năm 1959, ở miền Bắc sau khi giải phóng, hệ thống các trạm quan trắc khí tượng thủy văn mới được mở rộng trên quy mô lớn và tổ chức quan trắc có hệ thống, đầy đủ nhất. Ở miền Nam, số liệu quan trắc khí tượng từ những năm 1978 - 1980 trở về đây là tin cậy vì đầy đủ, liên tục và có hệ thống, còn những năm từ khoảng 1980 trở về trước do hoàn cảnh lịch sử để lại nên không có số liệu quan trắc hoặc có nhưng rất tản mạn, thất lạc nên được coi là có độ tin cậy không cao.

- Theo nguồn của Trung tâm khí tượng thủy văn Quốc gia, từ năm 1991 mạng lưới các trạm đo mưa ở nước ta đã được quy hoạch lại theo đúng tiêu chuẩn. Hiện nay có khoảng 172 trạm khí tượng, 231 trạm thủy văn, trên 400 điểm đo mưa nhân dân đang hoạt động (không kể các điểm đo mưa nhân dân đã ngừng). Tổng cộng có khoảng trên 800 điểm đo mưa phân bố khắp trên toàn lãnh thổ, đạt mật độ trung bình cả nước khoảng 433 km2/điểm đo mưa, dầy nhất ở vùng Đồng bằng bắc bộ, đến Vùng núi và trung du bắc bộ, đến vùng Nam bộ, đến miền Trung, thưa nhất là Tây Nguyên, [26]. Thiết bị đo mưa tự ghi đã có ở hầu hết các trạm khí tượng, chiếm khoảng 20% tổng số điểm đo mưa, mỗi tỉnh đều có tối thiểu 1 trạm khí tượng có máy đo mưa tự ghi, có tỉnh có đến  2 - 3 trạm, các điểm đo mưa còn lại chỉ có thiết bị đo lượng mưa ngày.

Trong những năm qua máy đo mưa tự ghi đã được đầu tư lắp đặt ở nhiều trạm khí tượng. Nhiều máy móc, công nghệ đo mưa hiện đại được nghiên cứu áp dụng như công nghệ đo mưa bằng ra đa thời tiết, đo được mưa liên tục trong một vùng, . . . Điều này đã làm phong phú và chính xác hơn nguồn dữ liệu đo mưa tự ghi ở nước ta.

- Trong luận án đã thu thập số liệu đo mưa tự ghi tại 12 trạm khí tượng, chọn trạm điển hình cho mỗi khu vực địa lý trên toàn quốc để nghiên cứu như ở Bảng 2.1 sau.

Bảng 2.1: Thông tin về số liệu đo mưa ở 12 trạm khí tượng chọn nghiên cứu

Vùng địa lý và Đài khí tượng thủy văn	Trạm khí tượng chọn nghiên cứu	Chuỗi số liệu đo mưa thu thập
1	Vùng Tây Bắc - Đài Tây Bắc	1- Trạm Lai Châu, Thị xã Mường Lay - Tỉnh Điện Biên	1960 - 2010 50 năm
2	Vùng Việt Bắc - Đài Việt Bắc	2- Trạm Tuyên Quang, TP.Tuyên Quang - Tỉnh Tuyên Quang	1960 - 2010 50 năm
3	Vùng Đông Bắc - Đài Đông Bắc	3- Trạm Lạng Sơn, Thành phố Lạng Sơn - Tỉnh Lạng Sơn	1960 - 2010 50 năm
4	Vùng Đồng bằng Bắc Bộ - Đài Đồng bằng Bắc Bộ	4- Trạm Láng - Q. Đống Đa 5- Trạm Hà Đông - Q. Hà Đông 6- Trạm Sơn Tây, TX. Sơn Tây - Đều của TP. Hà Nội	1960 - 2010 1960 - 2010 1960 - 2010 50 năm
5	Vùng và Đài Bắc Trung Bộ	7- Trạm Vinh, Thành phố Vinh - Tỉnh Nghệ An	1960 - 2010 50 năm
6	Vùng và Đài Trung Trung Bộ + Bắc Hải Vân + Phía nam đèo Hải Vân	8- Trạm Đồng Hới, Thành phố Đồng Hới - Tỉnh Quảng Bình 9- Trạm Đà Nẵng, Thành phố Đà Nẵng	1960 - 2010 50 năm 1980 - 2010 30 năm
7	Vùng và Đài Nam Trung Bộ	10- Trạm Nha Trang, Thành phố Nha Trang - Tỉnh Khánh Hòa	1980 - 2010 30 năm
8	Vùng Tây Nguyên - Đài Tây Nguyên	11- Trạm Buôn Ma Thuột, TP. Buôn Ma Thuột - Tỉnh Đắk Lắk	1980 - 2010 30 năm
9	Vùng Nam Bộ - Đài Nam Bộ	12- Trạm Cần Thơ, Thành phố Cần Thơ	1980 - 2010 30 năm

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 160 trang tài liệu này.

Nguồn cung cấp dữ liệu đo mưa: Trung tâm Khí tượng thủy văn Quốc Gia.

Số liệu đo mưa, tọa độ, cao độ các trạm khí tượng chọn nghiên cứu xem tại Phụ lục 11, Quyển phụ lục luận án.

Ghi chú: Theo đặc điểm vị trí địa lý, Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia thành lập 9 Đài khí tượng thủy văn khu vực cho 9 vùng địa lý trên toàn quốc. Do

chưa có điều kiện thu thập số liệu đo mưa ở tất cả các trạm nên mỗi khu vực địa lý chỉ lấy số liệu đo mưa tại 1 - 3 trạm khí tượng chọn để phân tích nghiên cứu.

- Các đặc trưng về mưa luận án thu thập chủ yếu tập trung vào các yếu tố liên quan đến thiết kế và xây dựng các công trình thoát nước trên đường. Cụ thể thu thập:

1) Lượng mưa thời đoạn lớn nhất năm đo được trên máy đo mưa tự ghi tại các trạm khí tượng theo từng năm, từ năm 1960 - 2010. Thời đoạn được chọn để thu thập tài liệu lượng mưa thời đoạn lớn nhất năm theo yêu cầu khảo sát quy luật của lượng mưa và cường độ mưa thay đổi theo thời gian và tần suất mưa tính toán, cụ thể thu thập lượng mưa thời đoạn lớn nhất năm ở các thời đoạn T = 5ph, 10ph, 20ph, 30ph, 60ph, 180ph, 360ph, 540ph, 720ph, 1080ph, 1440phút cho từng năm để khảo sát và phục vụ việc tính toán xác định lượng mưa lớn nhất thời đoạn tính toán HT,p , cường độ mưa trung bình lớn nhất thời đoạn tính toán aT,p theo tần suất thiết kế.

2) Lượng mưa ngày theo từng ngày, từng tháng trong năm, liên tục từ năm 1960 -

2010 tại các trạm khí tượng theo yêu cầu khảo sát chế độ mưa cần đến lượng mưa năm, lượng mưa tháng và lượng mưa ngày lớn nhất năm. Đồng thời phục vụ việc tính toán xác định lượng mưa ngày tính toán Hn,p theo tần suất thiết kế.

3) Số ngày mưa trong từng tháng, từng năm ở các trạm khí tượng, liên tục từ năm

1960 - 2010 theo yêu cầu khảo sát chế độ mưa. Thời điểm ngày, tháng xuất hiện trong năm của lượng mưa ngày lớn nhất năm và của lượng mưa thời đoạn lớn nhất năm ở các thời đoạn T chọn khảo sát tại các trạm khí tượng theo từng năm, từ năm 1960 - 2010 theo yêu cầu khảo sát so sánh quy luật giữa lượng mưa ngày lớn nhất năm Hngàymax và cường độ mưa trung bình thời đoạn tính toán lớn nhất năm aTmax.

- Dựa vào tài liệu về mưa nói trên, tiến hành tính toán, phân tích, nghiên cứu các quy

luật biến đổi các tham số về mưa và giải quyết các nội dung được luận án đặt vấn đề.

2.3. Nghiên cứu đặc điểm biến đổi của mưa chịu tác động của hiện tượng biến đổi khí hậu và ảnh hưởng của nó đến tính toán lưu lượng đỉnh lũ thiết kế công trình thoát nước nhỏ trên đường.

2.3.1. Đặt vấn đề.

Mưa vừa có tính ngẫu nhiên, vừa có tính chu kỳ. Tính ngẫu nhiên thể hiện ở sự xuất hiện của một giá trị cụ thể tại một thời điểm nào đó, tính chu kỳ phản ánh quy luật thay đổi của xu thế bình quân trong những khoảng thời gian dài. Chế độ mưa có thể được hiểu là sự thay đổi có quy luật của mưa theo không gian, thời gian. Thông số đặc trưng quan trọng của mưa thường sử dụng trong tính toán lưu lượng dòng chảy lũ

trên lưu vực là lượng mưa ngày và cường độ mưa, do vậy cần tập trung làm rõ về hai thông số này khi nghiên cứu chế độ mưa ở nước ta trong tính toán lưu lượng lũ công trình thoát nước nhỏ trên đường.

Với chuỗi số liệu đo mưa thực tế thu thập rất dài, tới 50 năm, liên tục từ năm 1960 - 2010 nên kết quả nghiên cứu đảm bảo độ tin cậy cần thiết, phù hợp với diễn biến thời tiết đến thời điểm hiện nay ở khu vực các trạm khí tượng điển hình chọn nghiên cứu.

2.3.2. Nội dung nghiên cứu.

Việc nghiên cứu được thực hiện trên các nội dung và các chỉ tiêu đánh giá như sau.

2.3.2.1. Mùa mưa, mùa khô.

- Mùa mưa ở nước ta chậm dần từ bắc vào nam. Ở miền Bắc mùa mưa thường từ tháng V đến tháng IX, Bắc Trung Bộ mùa mưa thường là các tháng VIII đến tháng XII, sau đó chậm dần và đến Nam Trung Bộ thường là các tháng từ IX đến XII, Tây Nguyên cùng vĩ độ nhưng mùa mưa tương tự miền Bắc, Nam Bộ mùa mưa từ tháng IV, V đến tháng X, XI. Tóm lại, trừ vùng duyên hải Trung Bộ có mùa mưa bắt đầu muộn nhất do địa hình của dãy Trường Sơn phối hợp với hoàn lưu đông bắc tạo nên, còn phần lớn lãnh thổ nước ta có mùa mưa bắt đầu từ tháng IV, V và kết thúc vào tháng X, XI. Mùa mưa tuy dài ngắn khác nhau, dao động từ 4 đến 6 tháng nhưng có tới 70 - 90% lượng mưa cả năm tập trung vào mùa mưa [25], [26], [38].

- Để phân biệt mùa mưa, mùa khô trong năm luận án sử dụng chỉ tiêu ‘‘vượt tổn thất’’ sẽ phù hợp với thực tiễn lượng mưa ở nước ta [34]. Theo chỉ tiêu này: mùa mưa là mùa gồm những tháng liên tục có lượng mưa vượt lượng tổn thất (thường lấy là 100 mm/tháng) với tần suất vượt p  50%.

Nghĩa là: p{ (Htháng)i  100 mm/tháng }  50%

với: (Htháng)i là lượng mưa tháng của tháng cần phân loại (mm/tháng) 100 mm/tháng là giá trị lượng tổn thất kiến nghị sử dụng khi phân mùa mưa ở nước ta, theo nghiên cứu của GS.TS Ngô Đình Tuấn trong [34].

- Kết quả nghiên cứu về mùa mưa trong năm trên chuỗi số liệu đo mưa thu thập từ năm 1960 - 2010 ở 12 trạm khí tượng điển hình chọn nghiên cứu như ở Bảng 2.2. Nhận thấy về tổng thể mùa mưa ở nước ta chưa có sự dịch chuyển, thay đổi so với các kết quả đã nghiên cứu trước đây, tuy nhiên có những dao động trong những năm về gần

đây. Lượng mưa trong các tháng mùa mưa trong năm trung bình ở các trạm khí tượng khảo sát với số liệu đo mưa thực tế từ năm 1960 - 2010 dao động từ 61.2% - 93%.

2.3.2.2. Tháng mưa nhiều ngày, ít ngày.

- Để phân biệt tháng mưa nhiều ngày, ít ngày sử dụng hệ số phân loại Kmưa-nhiều-ngày.

N thang

K mua

muanhieungay30

Trong đó: Nmưatháng là số ngày mưa trong tháng (ngày) 30 là số ngày trong tháng.

Phân biệt tháng mưa nhiều ngày, ít ngày như sau.

Tháng mưa ít ngày: Kmưa-nhiều-ngày < 0.5 Tháng mưa nhiều ngày: Kmưa-nhiều-ngày  0.5

- Kết quả nghiên cứu tháng mưa nhiều ngày, ít ngày trên chuỗi số liệu đo mưa từ năm 1960 đến năm 2010 ở 12 trạm khí tượng chọn nghiên cứu, có so sánh với kết quả nghiên cứu về tháng mùa mưa, mùa khô như tổng hợp trong Bảng 2.2 sau đây.

Bảng 2.2: Tổng hợp kết quả nghiên cứu tháng mưa nhiều ngày trong năm, so sánh với kết quả nghiên cứu tháng mùa mưa trong năm tại 12 trạm khí tượng chọn nghiên cứu từ năm 1960 – 2010

Trạm khí tượng, địa danh	Tháng mưa nhiều ngày trong năm (bình quân)		Tháng mùa mưa trong năm (bình quân)
Trạm khí tượng, địa danh	Số tháng	Thời điểm xuất hiện	Số tháng mùa mưa	Thời điểm mùa mưa
1	Trạm TX. Mường Lay	4 tháng	T5  T8	6 tháng	T4  T9
2	Trạm TP. Tuyên Quang	6 tháng	T3  T8	7 tháng	T4  T10
3	Trạm TP. Lạng Sơn	4 tháng	T5  T8	5 tháng	T5  T9
4	Trạm Láng - Hà Nội	6 tháng	T3  T8	6 tháng	T5  T10
5	Trạm Hà Đông - Hà Nội	6 tháng	T3  T8	6 tháng	T5  T10
6	Trạm TX. Sơn Tây – HN	6 tháng	T3  T8	6 tháng	T5  T10
7	Trạm TP. Vinh	4 tháng	T2  T3 & T9  T10	4 tháng	T8  T11
8	Trạm TP. Đồng Hới	4 tháng	T9  T12	4 tháng	T8  T11
9	Trạm TP. Đà Nẵng	4 tháng	T9  T12	5 tháng	T8  T12
10	Trạm TP. Nha Trang	4 tháng	T9  T12	6 tháng	T7  T12
11	Trạm TP. Buôn Ma Thuột	6 tháng	T5  T10	6 tháng	T5  T10
12	Trạm TP. Cần Thơ	7 tháng	T5  T11	7 tháng	T5  T11

- Nhận xét.

 Tháng mùa mưa chưa hẳn là tháng mưa nhiều ngày và ngược lại. Điều đó cho thấy lượng mưa không rải đều ở các ngày mưa mà tập trung vào một số đợt mưa lớn.

 Đối với các trạm khí tượng nghiên cứu từ đèo Hải Vân trở ra phía Bắc không có sự trùng lặp hoàn toàn giữa tháng mùa mưa và tháng mưa nhiều ngày. Đối với các trạm nghiên cứu từ đèo Hải Vân trở vào phía Nam cơ bản có sự trùng lặp giữa tháng mùa mưa và tháng mưa nhiều ngày về số lượng các tháng và thời điểm xuất hiện, tức tháng mùa mưa cũng thường chính là tháng mưa nhiều ngày. Tuy nhiên trong chuỗi số liệu quan trắc vẫn có những năm có sự so lệch giữa tháng mùa mưa và tháng mưa nhiều ngày ở các trạm khảo sát phía Nam, nhưng mức độ so lệch không lớn lắm, số năm có sự so lệch cũng chiếm tỷ trọng nhỏ trong chuỗi số liệu quan trắc, sự so lệch này ở các trạm ở các vùng cũng xấp xỉ nhau.

2.3.2.3. Xu hướng và mức độ biến thiên lượng mưa năm và số ngày mưa trong năm.

- Vẽ đường xu hướng biến thiên trung bình theo thời gian (theo năm) của đại lượng mưa khảo sát. Hệ số góc của đường xu hướng cho biết được tính chất và mức độ tăng hay giảm theo thời gian của đại lượng khảo sát. Hệ số góc mang dấu dương biểu thị xu hướng tăng theo thời gian, mang dấu âm biểu thị xu hướng giảm theo thời gian. Giá trị tuyệt đối của hệ số góc càng lớn thì xu hướng tăng hoặc giảm theo thời gian càng mạnh và ngược lại.

Để làm rõ hơn xu hướng, mức độ biến thiên trong từng thời kỳ, phát hiện ra quy luật dao động theo chu kỳ của đại lượng mưa khảo sát, sử dụng thêm đường trung bình trượt kép 5 năm, [14], [28].

- Hình 2.1 và hình 2.2 dưới đây là ví dụ tìm xu hướng biến thiên theo thời gian của thông số lượng mưa năm Hnăm và số ngày mưa trong năm tại trạm Láng, Hà Đông và TX.Sơn Tây của TP.Hà Nội trong thời gian từ năm 1960 - 2010. Các điểm có đánh dấu ‘‘ ’’ là các năm gần đây có xuất hiện lượng mưa năm lớn đột biến.

Tổng hợp kết quả nghiên cứu trên chuỗi số liệu đo mưa từ năm 1960 - 2010 ở 12 trạm khí tượng chọn nghiên cứu cho biết xu hướng và mức độ biến thiên theo thời gian của lượng mưa năm và số ngày mưa trong năm như ở Bảng 2.3 sau.

- Các nhận xét.

 Lượng mưa một năm bình quân ở các trạm nghiên cứu từ năm 1960 - 2010 dao động từ 1300 - 2300 mm, ít nhất ở trạm TP. Lạng Sơn 1314mm/năm rồi đến trạm

TP. Nha Trang 1403mm/năm, nhiều nhất ở trạm TP. Đà Nẵng 2285mm/năm rồi đến trạm TP. Đồng Hới 2180mm/năm, trạm TX. Mường Lay 2116mm/năm, trạm TP. Vinh 2040mm/năm. Số ngày mưa một năm bình quân ở các trạm nghiên cứu dao động từ 121 - 159 ngày, chiếm tỷ trọng từ 33 - 45% tổng số ngày trong năm, thường là từ 40 - 42%. Nhìn vào Bảng 2.3 thấy, xu hướng và mức độ biến thiên theo thời gian của lượng mưa năm và số ngày mưa trong năm xuất hiện cả tăng và

u l

Hình 2.1: Xu hướng biến thiên lượng mưa năm tại trạm Láng, trạm Hà Đông, trạm TX.Sơn Tây của TP.Hà Nội từ năm 1960 - 2010

Hình 2.2: Xu hướng biến thiên số ngày mưa trong năm tại trạm Láng, trạm Hà Đông, trạm TX.Sơn Tây của TP.Hà Nội từ năm 1960 - 2010

Các điểm đánh dấ

‘‘ ’’

à các giá trị lớn đột biến xuất hiện trong những năm gần đây

Thực đo, Đường xu hướng bình quân, Trung bình trượt kép 5 năm Nguồn số liệu: Trung tâm Khí tượng thủy văn Quốc Gia