Thiết lập mô hình mưa rào dòng chảy phục vụ công tác dự báo lũ cho hệ thống hạ lưu sông Kone - Hà Thanh

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3

THIẾT LẬP MƠ HÌNH MƯA RÀO DỊNG CHẢY
PHỤC VỤ CÔNG TÁC DỰ BÁO LŨ CHO HỆ THỐNG
HẠ LƯU SÔNG KONE - HÀ THANH
Đỗ Anh Đức 1 , Trần Kim Châu2 , Nguyễn Thanh Thủy2 , Lê Thị Thu Hiền2
1
Viện Thủy điện và Năng lượng Tái tạo, email:
2
Trường Đại học Thủy lợi

1. GIỚI THIỆU CHUNG

Trong nghiên cứu này, công cụ mơ hình
tốn
HEC-HMS[3] đươc sử dụng để tính tốn
Dự báo lũ đang là một trong những vấn đề
mang lại nhiều thách thức khơng chỉ ở Việt dịng chảy lũ từ mưa.
Nam và trên cả thế giới. Tầm quan trọng của
dự báo lũ là không thể phủ nhận, đặc biệt đối
với vấn đề điều hành hệ thống hồ chứa. Đối
với công tác dự báo dịng chảy lũ hiện nay, có
2 vấn đề chính cần quan tâm là dự báo mưa và
chuyển đổi từ mưa ra dòng chảy. Dự báo mưa
là một vấn đề phức tạp địi hỏi những cơng
nghệ phức tạp sẽ không đề cập trong bài báo
này. Đối với vấn đề chuyển đổi từ mưa ra
dịng chảy, hiện nay cơng cụ mơ hình tốn
ngày càng trở nên thơng dụng. Đây là cơng cụ
Hình 1. Khu vực nghiên cứu
mạnh thể hiện nhiêu điểm nổi bật và đã đem

lại nhiều kết quả khả quan. Một trong những 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
khó khăn của việc sử dụng là việc xác định bộ
Nghiên cứu tiến hành thiết lập mơ hình
thơng số cho mơ hình trong trường hợp khơng
có số liệu để kiểm định. Việc mượn thơng số mưa rào dịng chảy cho với mục đích tính
từ lưu vực tương tự thường được tiến hành, tuy tốn dịng chảy lũ đến các hồ chứa lớn hạ lưu
nhiên các nghiên cứu cụ thể để đánh giá mức hệ thống sống Kone – Hà Thanh. Mô hình
độ thay đổi của các thơng số khi áp dụng cho được thiết lập cho 3 lưu vực riêng biệt lưu
các lưu vực khác hiện nay đang còn hạn chế. vực khu giữa hồ chứa Đinh Bình – Văn
Từ lý do này, các tác giả tiến hành xây dựng Phong (lưu vực ĐB-VP), lưu vực hồ chứa
các mối tương quan giữa bộ thông số của các Núi Một, lưu vực hồ chứa Thuận Ninh.
Đối với lưu vực Thuận Ninh và Núi Một,
lưu vực đã được hiệu chỉnh với các đặc trưng
của lưu vực. Dựa trên cơ sở đó là căn cứ để do diện tich lưu vực nhỏ (87.5 và 110 km 2 )
xác định bộ thông số cho các lưu vực khơng có mơ hình chỉ được mơ phỏng bằng một tiểu
số liệu thực đo.
lưu vực. Riêng đối với lưu vực giữa hồ Định
Nghiên cứu tiến hành cho khu vực hạ lưu Bình và đập dâng Văn Phong, do diện tích
hệ thống sơng Kone - Hà Thanh (hình 1) tính lưu vực lớn, để đảm bảo đều kiện áp dụng
từ đập Định Bình đến Đầm Thị Nại trên sơng của mơ hình thơng số tập trung, các tác giả
Kone và nhánh Hà Thanh. Đây là khu vực có tiến hành phân chia lưu vực này thành 5 tiểu
địa hình thấp, mạng lưới sơng ngịi chằng lưu vực nhỏ để tiến hành mô phỏng. Sơ đồ
chịt. Mùa mưa ngắn chỉ từ 3-4 tháng, từ mô phỏng lưu vực ĐB-VP trong mơ hình
tháng IX đến tháng XII hàng năm.
HEC-HMS được thể hiện như hình 2.
575


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3

Đối với lưu vực thượng lưu hồ Núi Một và
Thuận Ninh, lượng mưa tại các trạm Núi Một
và Thuận Ninh được sử dụng làm đầu và cho
mơ hình. Đối với mơ hình mơ phỏng lưu vực
ĐB-VP, xử dụng số liệu tại 4 trạm mưa Hòn
Lập, Hà Nhe, Thò Đo và Văn Phong được sử
dụng trong mơ hình. Trọng số các trạm mưa
tính tốn cho các tiểu lưu vực được xác định
bằng phương pháp đa giác Theissen.
Do điều kiện số liệu thu thập được, mơ
hình mơ phỏng lưu vực ĐB-VP này được
hiệu chỉnh và kiểm đinh cho trận lũ 12/2016
và 11/2017. Đối với lưu vực thượng lưu hồ
Núi Một và Thuận Ninh, quá trình này được
thực hiện với trận lũ 11/2013 và 11/2017.

Kết quả tính tốn được so sánh với những
lưu vực đã xác định được bộ thông số. Trên
cơ sở đó, bộ thơng số của các lưu vực khơng
có số liệu thực đo sẽ được xác định.
Sau khi xác định bộ thơng số, nghiên cứu
tiến hành tính tốn dịng chảy nhập lưu cho
các lưu vực như hình 3. Các lưu vực này bao
gồm dòng chảy nhập lưu: từ sau đập dâng
Văn Phong đến ngã 3 Bảy Hiên trên sông
Kone (LV1); từ hạ lưu hồ Thuận Ninh đến
nhập lưu với sông Kone (LV2); từ hạ lưu hồ
Núi Một đến nhập lưu với sông Kone (LV3),
2 lưu vực nhánh Núi Thơm (LV4,LV5); 2 lưu
vực sơng Hà Thanh tính đến nhập lưu sơng

Trường Úc (LV6,LV7). Các lưu vực này sẽ
được tính tốn thử nghiệm dịng chảy cho
trận lũ năm 2017.

Hình 2. Sơ đồ mô phỏng lưu vực ĐB – VP
Sau khi mô hình được hiệu chỉnh và kiểm
định để đảm bảo độ tin cậy. Các bộ thơng số
của các mơ hình được lấy làm cơ sở để xác
định bộ thống số cho các lưu vực khác. Trần
Kim Châu (2016) [2] đã xây dựng phương
pháp xác định những thơng số chính như thời
gian trễ (T lag ), chỉ số CN và đã áp dụng thành
công cho lưu vực Thành Mỹ. Trong nghiên
cứu này, chúng tôi đã kiểm nghiệm phương
pháp này cho lưu vực hạ lưu sông Kone - Hà
Thanh nhằm xác định Tlag và CN. Ứng dụng
bản đồ sử dụng đất để xác định chỉ số CN và
sử dụng mối liên hệ giữa thòi gian chảy
truyển với các nhận tố như độ dốc, chiều dài
lưu vực, dộ nhám lưu vực. Công thức miêu tả
mối liên hệ này được Kerby-Hathaway[1] thể
hiện:

tc 

0,606( Ln )0,467
S 0,234

(1)

Với tc là thời gian chảy truyền (h)
Trong đó: L khoảng cách xa nhất từ đường
phân thủy đến cửa ra lưu vực (km); n độ
nhám lưu vưc; S độ dốc lưu vực (-).

Hình 3. Dịng chảy từ mưa được tính toán
cho các tiểu lưu vực
Đối với khu vực đồng bằng hạ lưu sông
Kone – Hà Thanh (từ ngã 3 Bảy Hiển đến
Đầm Thị Nai) do các cơng trình giao thơng,
đê điều, nhà cửa xây dựng rất nhiều, thêm
vào đó mạng lưới sơng ngịi kênh rạch dày
đặc nên phân chia lưu vực hứng nước không
cho kết quả tốt. Do vậy nghiên cứu khơng
tiến hành mơ phỏng mơ hình thủy văn cho
khu vực này. Việc tính tốn dịng nhập lưu
vùng này sẽ không đề cập trong bài báo này.
Nghiên cứu chỉ tập trung tính tốn dịng chảy
từ các nhánh sơng đã được đề cập ở hình 3.
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu đã tiến hành mô phỏng 3 lưu
vực ĐB-VP, Núi Một và Thuận Ninh. Các
lưu vực này đã được hiệu chỉnh và kiểm định

576


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3

để đảm bảo độ chính xác của mơ hình. Kết

Như vậy chứng tỏ phương pháp xác định
quả tính tốn cho 2 q trình này được thể thơng số có thể áp dụng tốt cho lưu vực sơng
hiện ở hình 4 và bảng 1.
Kone – Hà Thanh.
Kết quả tính tốn trận lũ từ ngày 4 đến
ngày 6 tháng 11/2017 đối với các tiểu lưu
vực này được tổng kết ở bảng 2.
Bảng 2. Kết quả tính tốn trận lũ năm 2017
Lưu vực
LV1
LV2
LV3
LV4
LV5
LV6
LV7

Hình 4. Đường q trình dịng chảy
tính tốn và thực đo hồ chứa Văn Phong
năm 2017
Bảng 1. Kết quả hiệu chỉnh
và kiểm định 3 mơ hình
Mơ hình
ĐB-VP
Núi Một
Thuận
Ninh

Giá trị
Nash (%)

ΔW (%)
ΔQ (%)
Nash (%)
ΔW (%)
ΔQ (%)
Nash (%)
ΔW (%)
ΔQ (%)

HC
88.3
6
-1
86.6
-15
-5
85.5
16
2

Diện tích
(km2)
455
82
77
25
37
418
15

Q max
(m3/s )
1742
279.1
252.6
97.6
139
2504
70.5

W
(tr m3)
131.6
32.6
22.3
6.8
10
179.5
4.5

4. KẾT LUẬN
KĐ
95.7
-2
2
90.5
11
-2
88.9
10

-1

Từ kết quả trên hình vẽ và bảng biểu cho
thấy, mơ hình mơ phỏng tốt việc tính tốn lũ
cho các lưu vực. Bộ thơng số tìm được có độ
tin cậy.
Dựa vào phương pháp đã mơ tả ở phần 2,
tiến hành tính tốn chỉ số CN và T lag và so
sánh với các giá trị của các lưu vực vừa tìm
được. Kết quả cho thấy mối tương quan chặt
chẽ giữa các giá trị (hình 5).

Hình 5. Tương quan giữa Tlag và CN
tính tốn và Tlag tìm được
trong q trình xây dựng mơ hình

Nghiên cứu đã hiệu chỉnh kiểm định thành
cơng 3 mơ hình mưa rào dịng chảy cho khu
vực hạ lưu hệ thống sông Kone - Hà Thanh.
Đây sẽ là cơng cụ hữu hiệu cho việc dự báo
dịng chảy lũ đến các hồ chứa Văn Phong,
Thuận Ninh và Núi Một. Trên cơ sở bộ thông
sô của các lưu vực đã tìm được xác định mối
tương quan với các đặc trưng của lưu vực.
như diện tích lưu vực, sử dụng đất, dộ dốc,
chiều dài và độ nhám của lưu vực. Đây là cơ
sở để tính biên nhập lưu cho hệ thống thủy
lực sông Kone - Hà Thanh. Kết quả này cũng
góp phần nâng cao độ tin cậy cho việc dự báo
mực nước lũ cũng như mô phỏng ngập lụt

cho hệ thống sông Kone - Hà Thanh.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Kerby, W. S, (1959). ‘‘Time of
Concentration for Overland Flow’’ 29(3)
Civil Engineering, March 1959.
[2] Trần Kim Châu (2016). “Xây dựng phương
pháp xác định các thơng số chính của
phương pháp SCS CN từ nguồn dữ liệu sẵn
có”, Hội thảo khoa học thường niên Trường
Đại học Thủy Lơi 2016, 495-497.
[3] W. Scharffernberg (2016) “Hydrologic
Modeling System HEC-HMS User’s
Manual”, Version 4.2.

577