Nghiên cứu phương pháp tính toán Lập phương án dự báo dòng chảy lũ cho trạm Vụ Quang sông Lô

Trường ĐH TN & MT HN

1

Ngành : Thủy Văn

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa Khí t ượng Th ủy
văn – Trường đại học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội đã truy ền th ụ ki ến
thức cho em suốt quá trình học tập vừa qua, đặc bi ệt là cô giáo Th.S Đỗ Thị
Bính, người đã hướng dẫn và chỉ dạy em tận tình trong suốt th ời gian hoàn
thành niên luận này
Do thời gian làm niên luận khá ngắn nên các kết quả đạt được không tránh
khỏi các sai sót. Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô và các
bạn để kết quả nghiên cứu được tốt hơn. Niên luận mới chỉ đi vào tìm hiểu hai
phương pháp dự báo lũ nên trong thời gian tới em sẽ tiếp tục nghiên cứu để tìm ra
được phương án dự báo lũ khác để nâng cao chất lượng dự báo. Em hiểu được rằng
để lập được phương án dự báo lũ phù hợp cần kết hợp nhiều phương pháp và mô
hình, bên cạnh đó là phải thu thập được đầy đủ số liệu trung thực để phục vụ nghiên
cứu.
Em xin chân thành cảm ơn

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T


Trường ĐH TN & MT HN

2

Ngành : Thủy Văn

MỤC LỤC

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T


Trường ĐH TN & MT HN

3

Ngành : Thủy Văn

DANH MỤC HÌNH ẢNH

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T


Trường ĐH TN & MT HN

4

Ngành : Thủy Văn

DANH MỤC BẢNG

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T


Trường ĐH TN & MT HN

5

Ngành : Thủy Văn

MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay thì lũ lụt là mối hi ểm h ọa t ự
nhiên phổ biến, diễn biến ngày càng nguy hiểm và phức tạp gây ra h ậu qu ả
nghiêm trọng cho con người. Những năm gần đây hiện tượng bão, giông, lốc,
mưa đá ngày càng nhiều với cường độ mạnh trên diện rộng. Đặc bi ệt gần đây
là năm 2006 năm đối mặt với thiên tai bất thường đa dạng. Lụt bão năm 2006
gây thiệt hại kỷ lục trong 35 năm qua. Lưu vực sông Lô không n ằm ngoài
những ảnh hưởng nặng nề đó. Vậy nên một phương án dự báo lũ tốt là vô
cùng quan trọng và cấp thiết cho vùng hạ du.
Hiện nay trên lưu vực sông Lô đã xây dựng m ột s ố hồ ch ứa nhằm cắt lũ
cho hạ du, cung cấp nước cho phát điện, phục vụ giao thông th ủy, cung c ấp
nước tưới trong mùa cạn…, trong đó có hồ Thác Bà trên sông Chảy v ới dung
tích hữu ích 2.16 tỷ m3 và hồ Tuyên Quang trên sông Gâm với dung tích hữu ích
là 1.699 tỷ m3. Sự điều tiết của hai hồ chứa ảnh hưởng không nhỏ đến chế độ
dòng chảy phía hạ du sông Lô, việc dự báo khu vực h ạ du g ặp không ít khó
khăn, điển hình là dự báo lũ cho trạm Vụ Quang .Tính toán và tìm ra ph ương
án dự báo lũ thích hợp cho trạm Vụ Quang sông Lô là khá c ần thi ết, nó không
chỉ có ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong công tác phòng ch ống gi ảm nh ẹ

thiên tai cho cũng hạ lưu sông Lô mà còn là dòng chảy ra biên trên đối với
sông Hồng và đồng bằng Bắc Bộ. . Do đó, cần phải có những nghiên cứu
phương án kịp thời .
Nội dung niên luận sẽ đề cập đến vấn đề “Nghiên cứu phương pháp
tính toán -Lập phương án dự báo dòng chảy lũ cho trạm Vụ Quang- sông Lô ”
tiến hành thử nghiệm các mô hình để tìm ra phương án dự báo lũ tốt cho v ị trí
quan trọng này.

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T


Trường ĐH TN & MT HN

6

Ngành : Thủy Văn

Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu phương pháp tính toán lập phương án dự báo dòng ch ảy lũ
trạm Vụ Quang - sông Lô
Phạm vi nghiên cứu
Lưu vực sông Lô bao gồm dòng chính sông Lô cùng hai nhập l ưu là sông
Gâm và sông Chảy
Phương pháp nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu của đề tài, niên luận đã tiến hành thu thập s ố
liệu cần thiết , tiến hành nghiên cứu tổng quan các phương pháp d ự báo lũ ở
trong nước và trên thế giới từ đó tìm ra phương pháp tiếp cận phù hợp, vừa
mang tính kế thừa vừa mang tính sang tạo.

Phương pháp được sử dụng trong niên luận là:
+ Mô hình hồi quy đa biến
+Mô hình mưa – dòng chảy HEC-HMS
Từ hai phương pháp trên đánh giá tìm ra phương án tốt nhất để dự báo
lũ cho trạm Vụ Quang – sông Lô.
Nội dung Niên Luận được trình bày trong 3 chương như sau:
Chương I: Đặc điểm địa lý thủy văn – kinh tế xã hội lưu vực sông
Lô . Chương này tổng quát đặc điểm tự nhiên và tình hình dân sinh kinh tế l ưu
vực sông Lô.
Chương II: Tổng quan về các phương pháp dự báo lũ. Chương này
tổng quan về dự báo thủy văn và các phương pháp dự báo lũ.
Chương III: Phương pháp nghiên cứu. Cơ sở lựa chọn và trình bày lý
thuyết của hai phương pháp dự báo cho lưu vực nghiên cứu.

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T


Trường ĐH TN & MT HN

7

Ngành : Thủy Văn

CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ THỦY VĂN – KINH TẾ XÃ HỘI LƯU VỰC
SÔNG LÔ
1.1. Vị trí địa lý
Sông Lô là một trong những phụ lưu lớn nhất của sông H ồng. Toàn l ưu
vực sông Lô nằm tròn phạm vi từ 21º20’ đến 24º00’ vĩ tuyến Bắc và từ

103º30’ đến 106º00’ kinh tuyến Đông thuộc vùng nhiệt đới gió mùa. Lưu vực
sông Lô là phần lãnh thổ thuộc hai quốc gia: Việt Nam và Trung Quốc.
Sông Lô có hai phụ lưu lớn là:
•

Sông Chảy, chi lưu phía hữu ngạn, hợp lưu tại thị trấn Đoan Hùng,
huyện Đoan Hùng tỉnh Phú Thọ.

•

Sông Gâm, chi lưu phía tả ngạn, đổ vào sông Lô ở Khe Lau, t ỉnh Tuyên
Quang.
Chiều dài lớn nhất từ Tây Bắc xuống Đông Nam tới 320km và chi ều
rộng Đông Tây là 200km.Dòng chính sông Lô bắt nguồn từ cao nguyên Vân
Nam cao trên 2000m,bắt đầu chảy vào Việt Nam tại xã Thanh Thuỷ, huyện Vị
Xuyên, tỉnh Hà Giang . Điểm cuối là ngã ba Việt Trì, còn gọi là ngã ba Hạc,
thành phố Việt Trì, tỉnh Phú Thọ, nơi sông Lô đổ vào sông Hồng .V ới chi ều dài
470km, diên tích lưu vực F= 39000 km2, trong đó phần diện tích thuộc lãnh
thổ Trung Quốc là 16400km2 (chiếm 42%), phần diện tích thuộc lãnh thổ Việt
Nam là 22600km (chiếm 58%). Sông Lô chảy qua 8 tỉnh: Hà Giang, Tuyên
Quang , Lào Cai, Yên Bái, Cao Bằng, Bắc Kạn, Phú Th ọ, Vĩnh Phúc. Chi ều dài
sông Lô là 470 km và phần chảy qua địa phận Việt Nam là 275 km.
Bản đồ lưu vực sông Lô được thể hiện trong Hình 1.1

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T


Trường ĐH TN & MT HN

8

Ngành : Thủy Văn

Hình 1.1 : Bản đồ lưu vực sông Lô

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T


Trường ĐH TN & MT HN

9

Ngành : Thủy Văn

1.2. Đặc điểm địa lý tự nhiên lưu vực sông Lô
Địa hình phân bố trên lưu vực sông Lô có th ể kể: cao nguyên B ắc Hà v ới
đỉnh cao nhất là 2267m, khối tinh thạch cổ thượng nguồn sông Chảy có đ ỉnh
Tây Côn Lĩnh cao 2431m, về phía Đông Nam là cao nguyên đá vôi và di ệp
thạch: Quảng Bạ, Pu Tha Ca và Đồng Văn.
Đoạn từ nguồn tới Hà Giang chảy theo hướng Tây Bắc- Đông Nam,
thung lũng sông Lô ở đây rất hẹp có nơi chỉ khoảng 4- 5m các b ờ núi xung
quanh cao từ 1000-1500m, từ Hà Giang tới Bắc Quang sông đổi hướng thành
gần Bắc Nam, lòng sông rất nhiều thác ghềnh. Tới Hà Giang sông Mi ện ra
nhập vào sông Lô ở bờ phải. Độ sâu trung bình về mùa cạn của sông Lô thu ộc
thượng lưu phía Việt Nam khoảng 0,6- 1,5m và sông rộng trung bình 40- 50 m
Trung lưu sông Lô có thể kể từ Bắc Quang tới Tuyên Quang dài 180km.

Độ dốc đáy sông giảm xuống còn 0.25m/km và thung lũng sông đã mở rộng.
Sông rộng trung bình là 140m, hẹp nhất là 26m, sâu trung bình từ 11.5m Tại Vĩnh Tuy sông Lô gặp sông con chảy từ vùng núi th ượng ngu ồn sông
Chảy xuống, cũng từ Vĩnh Tuy sông Lô bắt đầu chảy theo hướng Tây BắcĐông Nam cho tới Tuyên Quang, tại đây sông Lô chảy qua một vùng đồng b ằng
đệ tam khá rộng. Phía trên Tuyên Quang, tại khe Lau sông Lô nh ận sông Gâm
là phụ lưu lớn nhất lưu vực.
Hạ lưu sông Lô có thể kể từ Tuyên Quang tới Việt Trì, thung lũng sông
mở rộng, lòng sông rộng, ngay trong mùa cạn lòng sông cũng r ộng tới 200m và
sâu tới 1,5- 3m. Tới Đoan Hùng có sông Chảy ra nhập vào b ờ ph ải sông Lô và
trước khi đổ vào sông Hồng ở Việt Trì, sông Lô còn nhập thêm m ột ph ụ l ưu
lớn nữa là sông Phó Đáy, chảy từ phía Chợ Đồn xuống.
Phần thuộc nước ta độ dốc trung bình của đáy sông là 0,26‰. Riêng các
phụ lưu thì dốc hơi nhiều, độ dốc trung bình của sông con tới 6,18‰. S ự dao
động về độ cao tương đối đã tạo ra những thung lũng sâu và hẹp, độ dốc sườn
lớn 38- 40o. Địa hình núi đồi chiếm 80% diện tích lưu vực. Trên một s ố phụ

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T


Trường ĐH TN & MT HN

10

Ngành : Thủy Văn

lưu diện tích có độ cao từ 600m trở nên chiếm tỷ lệ lớn. Độ cao l ớn h ơn 600m
chiếm tới 90% diện tích của hồ Thanh Thủy. Tại Nậm Ma chiếm trên 70%.
Do điều kiện khí hậu và địa hình lên phần lớn di ện tích l ưu v ực sông Lô
phân bố cấp mật độ lưới sông tượng đối dầy đến rất dầy 0.5 đến 1.94km/

km2.
Ngược lại những vùng đá vôi lượng mưa ít hơn, mật độ sông suối thuộc
cấp tương đối dày 0.5 đến 0.7 km/km2 như vùng sông Miên. Những phụ lưu
thuộc dòng chính sông Lô có 71 sông suối, phân bố tương đ ối đ ều theo d ọc
sông.

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T


Trường ĐH TN & MT HN

11

Ngành : Thủy Văn

Hình 1.2 : Địa hình lưu vực sông Lô
1.3. Đặc điểm khí hậu

a. Nhiệt độ
Nhiệt độ trung bình năm trên lưu vực sông Lô - Chảy, k ể cả những vùng
núi cao Tây Côn Lĩnh chưa có số liệu quan trắc, vào khoảng 12 – 23,3ºC, chênh
lệch giữa nơi nóng nhất và nơi lạnh nhất lên tới 12,5ºC. Nhi ệt đ ộ quan tr ắc
được ở Việt Trì là 23,3ºC nhiệt độ ước lượng cho độ cao 2419 m của Tây Côn
Lĩnh là 12ºC dựa trên quy luật nhiệt độ giảm dần theo độ với gradien
0,5ºC/100 m.
Do sự giảm dần nhiệt độ theo độ cao trên lưu vực sông Lô - Ch ảy nhi ệt
độ ở phía Bắc thấp hơn hẳn nhiệt độ ở phía Nam.

b. Chế độ mưa
Theo số liệu quan trắc được trên lưới trạm khí tượng và đo mưa, lượng
mưa trung bình năm của lưu vực phổ biến là 1600 - 2400 mm..
Trên cùng địa điểm lượng mưa ngày lớn nhất phụ thuộc vào bi ến trình
mưa. Nhìn chung, trị số của đặc trưng này tương đối lớn vào mùa mưa (l ớn
nhất vào các tháng cao điểm VI, VII, VIII), tương đối bé vào các tháng mùa khô,
bé nhất vào các tháng ít mưa nhất (XII - I).
Từ tháng XII đến tháng III hầu như không có ngày mưa trên 100mm.
Duy nhất ở Bắc Quang có lượng mưa 102.5mm vào ngày 16/II/1993. Từ tháng
V đến tháng XI, trị số của đặc trưng này phổ biến là 100 - 300mm. Kỷ l ục v ề
lượng mưa ngày ở nhiều nơi chỉ trên dưới 150mm. Đặc biệt ở Phú Hộ quan
trắc được lượng mưa 701.2mm vào ngày 24/VII/1980.

c. Bốc hơi
Lượng bốc hơi trung bình năm trên lưu vực sông Lô, k ể các vùng núi
chưa có quan trắc khí tượng, vào khoảng 500 - 1000mm, trung bình lưu v ực là
765 mm. Ở phía Bắc, Bắc Hà có lượng bốc hơi chỉ 578mm trở thành tâm bốc

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T


Trường ĐH TN & MT HN

12

Ngành : Thủy Văn

hơi bé nhất của khu vực. Bên cạnh đó vùng núi vừa phía tr ước Tây Côn Lĩnh Hoàng Xu Phì lại có lượng bốc hơi 956mm. Ở phía Nam, các huyện phía Nam

tỉnh Tuyên Quang có lượng bốc hơi 543mm trong khi lượng bốc hơi ở Phú Th ọ
lên tới 977mm.

d. Độ ẩm tương đối
Độ ẩm tương đối trung bình năm trên lưu vực sông Lô xê dịch trong
khoảng 80 - 87%, tương đối thấp ở các núi cao thượng nguồn sông Ch ảy,
trung tâm mưa nhiều Bắc Quang và các vùng phụ c ận phía Nam c ủa tâm m ưa
này, tương đối thấp ở Bảo Lạc phía Đông Bắc, Việt Trì ở phía Nam. Ngoài ra,
vùng núi vừa Hoàng Su Phì cũng có độ ẩm tương đối thấp.
Không ít trường hợp độ ẩm tương đối đạt mức 100%. Ngược lại, độ ẩm
tương đối có thể xuống dưới 20%, thậm chí dưới 10%, nhất là trong mùa
đông.

e. Chế độ gió
Trên lưu vực sông Lô, hướng gió không phản ánh đầy đủ đặc đi ểm c ủa
điều kiện hoàn lưu và diễn biến chủ yếu của hoàn lưu qua các mùa.
Tổng tần suất gió của hướng Đông nam (ĐN) và hướng Đông (Đ) lên tới
20 - 30% trong thời kỳ từ tháng VIII đến tháng I và chi ếm 35 - 55% trong th ời
kỳ từ tháng II đến tháng VII. Lưu ý rằng tần suất l ặng gió các tháng lên đ ến 30
- 60% và do đó, tần suất gió các hướng không thu ộc hướng thịnh hành hầu
như không đáng kể.
Lưu vực nghiên cứu có tốc độ gió trung bình vào loại bé nhất so v ới các
khu vực khác trên cả nước. Tốc độ gió trung bình năm phổ bi ến kho ảng 1,0 1,5 m/s, có nơi chỉ 0,9 m/s và có nơi lên đến 1,8 m/s. Thông th ường gió trong
tháng III, tháng IV mạnh hơn các tháng khác.
Tốc độ gió mạnh nhất ở nhiều nơi lên đến 34 - 35 m/s, có n ơi trên 35
m/s như ở Bắc Mê. Tốc độ gió mạnh nhất ước lượng cho chu kỳ 50 năm ở

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T

Trường ĐH TN & MT HN

13

Ngành : Thủy Văn

nhiều nơi đến 34 - 35 m/s, thậm chí trên 50 m/s. Rõ ràng là, gió m ạnh nh ất ở
lưu vực sông Lô - Chảy không thua kém mấy so với Tây bắc và khu v ực đ ồng
bằng Bắc Bộ.

f. Bức xạ mặt trời
Lưu vực sông Lô có chế độ bức xạ của một vùng núi nằm sát chí tuy ến
Bắc. Hàng năm, hai lần mặt trời qua thiên đỉnh: lần thứ nhất vào h ạ tu ần
tháng V - trung tuần tháng VI (29-V ở điểm cực Nam và 17-VI ở đi ểm c ực B ắc)
và lần thứ hai vào hạ tuần tháng VI - trung tuần tháng VII (27-VI ở đi ểm c ực
Bắc và 16 - VII ở điểm cực Nam), do ở sát chí tuyến Bắc, hai l ần m ặt tr ời qua
thiên đỉnh chỉ cách nhau 10 ngày ở điểm cực Bắc và 48 ngày ở đi ểm cực Nam.
1.4. Đặc điểm thủy văn, chế độ thủy văn
1.4.1. Đặc điểm thủy văn
Mật độ sông suối lưu vực sông Lô không đồng nhất gi ữa các vùng từ
cấp mật độ rất thưa đến dày ( 0,46- 1,94 km/km2). Phía tây và Tây Bắc lưu
vực phân bố cấp mật độ dày đến rất dày là vùng núi cao và mưa nhi ều nh ất
lưu vực. Phía Đông và Đông Bắc lưu vực với sa diệp thạch là chủ yếu, lượng
mưa ít lên sông suối thưa thớt. Có 162 sông với di ện tích l ưu v ực d ưới 100
km2 và 44 sông có diện tích 100 – 500 km2, chỉ có 10 sông có diện tích trên 500
km2.
Các phụ lưu chính:

 Sông Gâm:
Sông Gâm( L= 297km, F= 17.200km2 ). Là phụ lưu lớn cấp 1 của sông Lô,
chiếm khoảng 44,1% diện tích của toàn bộ lưu vực sông Lô, các ph ụ l ưu c ủa
sông Gâm phân bố tương đối đều dọc theon hai bên dọc sông.
Giới hạn về phía Đông Và Đông Nam lưu vực sông Gâm là cánh cung
Ngân Sơn và cánh cung sông Gâm, là đường phân nước lớn nhất trong khu vục
Đông Bắc, đường giới hạn nay cao trung bình 500- 1000m, riêng các đ ỉnh cao
trên 1000m,cao nhất là đỉnh Pia Uao 1930m

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T


Trường ĐH TN & MT HN

14

Ngành : Thủy Văn

Mật độ sông suối trung bình trên lưu vực sông Gâm từ dưới 0,5 đ ến 1,5
km/km2. Phía thượng lưu sông Gâm mật độ sông suối ít hơn cả, từ dưới 0,5
đến 1 km/km2, tại đây mưa ít và đá vôi nhiều nhất so v ới các vùng khác trong
lưu vực.

 Sông Chảy:
Sông Chảy(L= 319km, F = 6.500 km2) là phụ lưu lớn thứ 2 trong lưu vực
sông Lô bắt nguồn từ vùng núi Tây Côn Lĩnh cao nhất khu Đông Bắc 2419m.
Diện tích sông chảy chiếm khoảng 16,7% diện tích toàn bộ l ưu vực
sông Lô. Lưu vực sông chảy được giới hạn khá rõ. Phía Bắc là vùng núi cao

1500m, đường phân nước giữa sông chảy và sông Bàn Long( Sông Lô).
Độ dốc bình quân sông Chảy tới 24%, độ cao bình quân cũng l ớn
khoảng 858m. Diện tích có độ cao từ 400m trở xuống chiếm 40% diện tích
toàn lưu vực. mạng lưới sông suối phát triển rất mạnh trên 1,5 km/ km 2. Vùng
có mật độ sông suối tương đối dầy từ 0.7km/ km 2 đến 1 km/ km2 , phân bố ở
thượng lưu nơi có lượng mưa ít và địa hình thấp.

 Sông Phó Đáy:
Sông Phó Đáy cũng là một sông nhánh tương đối l ớn của sông Lô. B ắt
nguồn từ vùng núi Tam Tao, cao trên 1100m, ở tỉnh Bắc Kạn, ch ảy theo hướng
Đông bắc - Tây nam vào địa phận tỉnh Tuyên Quang (huyện Yên S ơn, S ơn
Dương), qua thị trấn Sơn Dương đổi hướng Tây bắc - Đông nam chảy vào địa
phận tỉnh Vĩnh Phúc rồi đổ vào sông Lô tại xã Viết Xuân,Vĩnh Tường.Sông Phó
Đáy dài 170 km, diện tích lưu vực 1610 km 2 có một số sông nhánh tương đối
lớn như sông Lương Quang (F =138 km2), Ngòi Le (F =106 km2).

 Sông Miện
Sông miện có( L= 124km, F= 1935 km2), bắt nguồn từ vùng Trờ Pâng
Trung Quốc chảy vào theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, tới Việt Nam sông
chuyển hướng theo hướng gần Bắc- Nam, sông Miện xả qua cao nguyên đá vôi

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T


Trường ĐH TN & MT HN

15

Ngành : Thủy Văn

diệp thạch Quân Ba và đổ vào sông Lô ở bờ trái tại thị xã Hà Giang cách c ửa
sông Lô 258km.
Nằm trong vùng đồi núi cao nguyên trên 1000m, do đó độ dốc bình
quân lưu vực lớn 976m và độ dốc lưu vực thu ộc loại trung bình 24,5% và h ệ
số uốn khúc lớn 1,98.
Tổng lượng nước của sông Miện là 1,62km 3 ứng với lượng bình quân
năm 51,4 m3/s và mô đun dòng chảy năm 26,6 l/skm 2 thuộc loại tương đối ít
nước trên lưu vực sông Lô.

 Sông Con
Sông Con có ( L= 76km, F= 1368 km 2), bắt nguồn từ phía Đông Nam của
khối núi cao thượng nguồn sông Chảy. Sông Con chảy theo hướng Tây BắcĐông Nam và nhập vào sông Lô ở Vĩnh Tuy thuộc bờ phải, cách c ửa sông Lô
176km. Độ cao bình quân lưu vực đạt 430m, độ dốc trung bình lưu v ực cũng
đạt tới 23,6%, độ dốc đáy sông tới 6,18‰.
Mật độ sông suối tại đây phát triển nhất trongn lưu vực sông Lô, phù
hợp với vùng núi cao, dốc nhiều, nham thạch mềm và lượng mưa nhi ều. T ổng
lượng nước bình quân nhiều năm là 2.06km 3 ứng với lượng mưa bình quan
năm 65,3 m3/s và mô đun dòng chảy năm là 47,7 l/s.km2.
1.4.2. Chế độ thủy văn:
Do khí hậu của vùng tương đối ẩm ướt với lượng mưa cao nên dòng
chảy sông ngòi tương đối phong phú. Trong điều kiện lớp vỏ phong hoá dày,
khả năng điều tiết nước lớn nhất là đối với các sông nhỏ nên mặc dù các sông
cắt xẻ không sâu nhưng các sông không bị khô cạn vào mùa khô.
Môđun dòng chảy trung bình năm của vùng từ 20 - 30 l/s/km 2. Nơi có
môđun dòng chảy lớn nhất là thượng lưu sông Lô 40 - 50 l/s/km 2. Phù hợp với
khí hậu, chế độ thuỷ văn chia làm hai mùa rõ rệt: mùa lũ và mùa cạn.
Mùa lũ ở lưu vực sông Lô - Chảy tới sớm hơn vùng Tây Bắc m ột tháng,
nghĩa là từ tháng V đến tháng X, có những năm lũ b ắt đ ầu ngay t ừ tháng IV và

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T


Trường ĐH TN & MT HN

16

Ngành : Thủy Văn

chấm dứt vào tháng XI. Số trận lũ xảy ra liên ti ếp nhi ều nhất vào các tháng VI,
VII, VIII, IX nhất là các tháng VI, VII, VIII. Lũ lớn nh ất th ường xảy ra vào các
tháng VII, VIII. Ở phía Bắc của vùng, trên các sông nh ỏ lũ l ớn nh ất t ập trung
vào tháng VI, liên quan tới thời tiết mưa dông do đối lưu nhi ệt, h ội tụ kinh
tuyến, front lạnh... trên các sông lớn chậm đi 1 tháng do khả năng tích n ước
của lòng sông.
Dòng chảy mùa lũ của vùng lớn, nhưng dòng chảy cực đại nh ỏ ch ứng t ỏ
phân phối dòng chảy mùa lũ khá điều hoà ảnh hưởng của bão y ếu và nhân t ố
gây mưa lũ phong phú.
Bắt đầu từ tháng XI các sông bước vào mùa kiệt. Giai đoạn đầu lưu
lượng kiệt còn khá lớn do ảnh hưởng của mưa cuối mùa nóng và nhất là
lượng nước kiệt giảm đi liên tục và đạt tới trị số cực ti ểu tháng, lúc này ngu ồn
cung cấp của sông hoàn toàn là nước ngầm. Thời kỳ thứ ba lưu lượng kiệt bắt
đầu lên liên quan với mưa cuối mùa lạnh. Tháng kiệt nhất tới sớm trên thượng
nguồn sông Chảy và sông Lô vào tháng III. Ở phần còn lại tháng ki ệt nh ất là
tháng IV.
Lưu vực dòng chính sông Lô có lượng nước trung bình nhi ều năm l ớn
nhất so với các sông khác trong lưu vực môđun dòng chảy bình quân đ ạt 30,2

l/s/km2. Mùa lũ kéo dài 4 tháng (VI - IX). Lượng dòng ch ảy mùa lũ chi ếm
74,6% dòng chảy cả năm. Vùng thượng lưu sông Lô có môđun dòng chảy rất
lớn ứng với trung tâm mưa Bắc Quang, trị số này có th ể đạt tới 50 - 70,2
l/s/km2. So với sông Lô, sông Gâm ít nước hơn tuy di ện tích l ớn h ơn dòng
chính sông Lô. Do lượng mưa thấp nên môđun dòng chảy chỉ đạt 20,52
l/s/km2.
Mùa lũ trên toàn bộ lưu vực kéo dài trong 4 tháng (VI - IX), chi ếm từ 62 73% lượng dòng chảy năm. So với mưa dòng chảy ít tập trung hơn do kh ả
năng điều tiết của lưu vực, nổi rõ nhất là tác dụng của đá vôi và rừng. Tuy
nhiên, do mật độ sông suối thưa thớt và dòng chảy thất thoát xu ống các hang

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T


Trường ĐH TN & MT HN

17

Ngành : Thủy Văn

động đá vôi nên cây trồng và đất canh tác thiếu nước nghiêm tr ọng vào mùa
khô trên khu vực thượng lưu sông Gâm.
Sông Chảy cũng là sông có nhiều nước. Lưu vực sông Chảy có môđun
dòng chảy năm 31,52 l/s/km2. Mùa lũ kéo dài 4 tháng (VI - IX), chiếm 72,6%
lượng dòng chảy năm.
Các sông Phó Đáy có lưu vực nằm trong vùng mưa ít nên môđun dòng
chảy năm chỉ đạt 22 - 23,2 l/s/km 2. Suối Nậm Mu có lưu vực nằm ở trung tâm
mưa Hoàng Liên Sơn nên có mođun dòng chảy lớn, trung bình 36,22 l/s/km 2,
vùng đầu nguồn có thể lên tới 50-70,2 l/s/km2.

Do lưu vực của các sông trong vùng lưu vực sông Lô - Ch ảy có đ ộ d ốc
cao, lượng mưa lớn, mùa mưa lũ dài và cường độ lũ lớn trong đi ều ki ện l ớp v ỏ
phong hoá dày, hoạt động xâm thực của các sông khá mạnh mẽ. H ệ s ố xâm
thực của lưu vực sông Hồng ở trạm Yên Bái là 722 tấn/km 2/năm, lưu vực sông
Lô ở Hà Giang 600 tấn/km2/năm, lưu vực sông Gâm ở Chiêm Hoá 145,8
tấn/km2/năm, sông Chảy ở Thác Bà 433 tấn/km2/năm.
1.5. Trạm Vụ Quang và mạng lưới trạm thủy văn trên lưu vực sông Lô
Trạm Vụ Quang nằm trên dòng chính sông Lô, là nơi có chế độ dòng
chảy chịu ảnh hưởng của 2 nhập lưu là sông Gâm và sông Chảy.
Vị trí : Kinh độ 105º 14’. Vĩ độ 20º 35’. Trạm thuộc xã V ụ Quang – huy ện
Đoan Hùng - tỉnh Phú Thọ.
Trạm bắt đầu quan trắc từ ngày 01/01/1972 đến nay v ới nhiệm v ụ đo
mực nước, lưu lượng và mưa.

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T


Trường ĐH TN & MT HN

18

Ngành : Thủy Văn

Hình 1.3: Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn trên lưu vực sông Lô

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO LŨ

2.1. Khái quát về dự báo lũ

Dự báo lũ chiếm một vị trí quan trọng, là người tình báo trong công tác thủy
lợi. Dự báo lũ có liên quan trực tiếp đến công tác chỉ đạo và bảo vệ sản xuất, bảo vệ
sinh mạng, tài sản nhân dân, bảo vệ Tổ Quốc. Do đó nó cần phải được tổ chức chặt

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T


Trường ĐH TN & MT HN

19

Ngành : Thủy Văn

chẽ, đầu tư thích đáng đảm bảo các yêu cầu nói trên. Đồng thời dự báo lũ cũng cần
phải tuân theo những nguyên tắc, những quy phạm chung về dự báo lũ.
2.2. Các phương pháp dự báo lũ
2.2.1. Phương pháp xu thế
Phương pháp này dựa trên giả định là đại lượng dự báo thay đổi theo quy
luật như sự thay đổi trước đó, nghĩa là nếu lũ đang lên thì giá trị dự báo tiếp tục tăng
và ngược lại nếu lũ đang xuống thì giá trị dự báo tiếp tục giảm.
Ưu điểm: đơn giản, không cần quá nhiều thông tin như các phương pháp
khác. Chỉ cần số liệu của một trạm đo để dự báo. Đối tượng dự báo rất đa dạng cho
nên đến nay vẫn được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Do đó phương pháp
này phù hợp với các yếu tố dự báo có pha thay đổi chậm, chẳng hạn lũ tại các lưu
vực sông lớn, dự báo tốt cho từng nhánh lũ.
Nhược điểm: Đối với thời gian chuyển tiếp giữa pha nước lên và pha nước
xuống, những vùng có pha thay đổi lớn, nếu dùng phương pháp này sẽ có sai số lớn.
2.2.2. Phương pháp lưu lượng mực nước tương ứng

Nghĩa là dùng mực nước tại thượng lưu để dự báo cho mực nước tại hạ lưu.
Mối tương quan giữa mực nước tại thượng lưu và hạ lưu sẽ phức tạp nếu khu giữa
có lượng gia nhập lớn và lượng gia nhập đó lại không hoàn toàn tương ứng với
thượng lưu.
Ưu điểm: Các thông số có thể xác định dễ dàng bằng đồ thị và bằng những
cách đơn giản. Phương pháp này chỉ dùng tốt đới với đoạn sông có độ dốc lớn, trạm
dưới ít bị ảnh hưởng của triều, hay nước vật, các trạm trên không quá nhiều, thường
chỉ một hay hai trạm trên và một trạm dưới.
Nhược điểm: Điều kiện quan trọng để áp dụng phương pháp này là phải tính
đúng thời gian chảy truyền. Việc xác định thời gian chảy truyền ở đoạn sông không
nhánh đã khó, xác định ở đoạn sông nhiều nhánh còn khó hơn và luôn có sai số.
Trường hợp đoạn sông nhiều trạm trên, hoặc nhiều trạm dưới chịu ảnh hưởng của
triều hay là nước vật phương pháp này không dùng được thì phải tím cách giải
quyết khác.

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T


Trường ĐH TN & MT HN

20

Ngành : Thủy Văn

2.2.3. Phương pháp lượng trữ
Dựa trên cách giản hóa từ phương trình Saint-Vernant, đây là một trong hai
cách giải gần đúng cho hệ phương trình này, theo phương pháp này người ta dùng
phương trình cân bằng nước ở đoạn sông thay cho phương pháp liên tục, dùng

phương trình lượng trữ thay cho phương trình động lực.
Phương trình lượng trữ: W= f (Qd, Qtr) biểu thị quan hệ giữa lượng trữ của
đoạn sông W và lưu lượng chảy vào Qtr lưu lượng chảy ra Qd. Nếu xác định được
quan hệ hàm số này thì ta có thể tính toán được giá trị lưu lượng chảy ra tại cuối
thời đoạn Qd2 khi biết các giá trị lưu lượng chảy ra tại đầu thời đoạn và lưu lượng
chảy vào Qd1, Qtr1, Qtr2.
2.2.4. Phương pháp phân tích thống kê
Đây là nhóm các phương pháp thường sử dụng các phép phân tích thống kê
trong thủy văn để xây dựng phương trình dự báo. Một trong những phương pháp
trong nhóm này hay được sử dụng là phương pháp phân tích hồi quy nhiều biến.
Ưu điểm: đơn giản, dễ tính toán, có thể đưa vào thông tin ở nhiều biến ảnh
hưởng đến đại lượng dự báo để phân tích.
Nhược điểm: Không xử lý được những trường hợp có giá trị ngoại lai, sẽ làm
sai lệch giá trị dự báo. Vì vậy khi dự báo phải chuẩn bị tốt dữ liệu, nhất là về mặt
căn nguyên hình thành.
2.2.5. Phương pháp sử dụng mạng trí tuệ nhân tạo
Mạng trí tuệ nhân tạo (Artificial Nerual Networks- ANN) được sử dụng
nhiều trong ngành tài nguyên nước, đặc biệt là dự báo thủy văn. Là một mô phỏng
xử lý thông tin được nghiên cứu ra từ hệ thống thần kinh của sinh vật, giống như bộ
não để xử lý thông tin, cho phép thiết lập mối quan hệ đa dạng và trực tiếp các biến
đầu vào và đầu ra, phản ánh tính chất của cả mô hình nhận thức và mô hình hộp
đen.
Ưu điểm: Dữ liệu đầu vào của mô hình ANN không nhất thiết phải ổn định
và phân bố chuẩn Mô hình ANN cũng cho kết quả tốt hơn mô hình ARIMA khi dữ

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T

Trường ĐH TN & MT HN

21

Ngành : Thủy Văn

liệu hạn chế và trong các trường hợp phức tạp, khi mối quan hệ giữa các biến trong
mô hình không được tường minh..
Nhược điểm: Rất khó tìm bộ thông số tối ưu, không phản ánh được những
thay đổi lớn, nếu dữ liệu sử dụng để xây dựng mạng không có những trị số lớn đó.
2.2.6. Phương pháp sử dụng mô hình toán
Mô hình mưa dòng chảy
Phân tích sự hình thành của lũ do mưa, người ta dùng phương pháp quan hệ
mưa- dòng chảy trong dự báo lũ. Quá trình mưa trên lưu vực thường được quan trắc
dễ dàng hơn dòng chảy trong sông suối, bởi vậy nếu ta biết được chính xác quá
trình mưa sẽ cho ta dự báo được dòng chảy trong sông với thời gian dự kiến dài
hơn. Cơ sở lý luận của phương pháp này là phương trình cân bằng nước thời kỳ lũ:
Y= X-Z-P
Trong đó: Y- Độ sâu dòng chảy
X- Độ sâu mưa
Z-Tổn thất do bốc hơi
P- Tổn thất do thấm
Có nhiều mô hình mưa- dòng chảy như mô hình HEC-HMS, TANK (Nhật
Bản), SSARR(Mỹ),NAM(Đan Mạch),…
Ưu điểm: Rất thích hợp cho việc tính toán dòng chảy lũ tại các con sông
không có trạm đo lưu lượng hoặc trước đây có trạm đo lưu lượng nhưng giờ không
còn hoạt động nữa.
Nhược điểm: Việc hiệu chỉnh bộ thông số tốt cho mô hình đòi hỏi pải có
nhiều kinh nghiệm khi áp dụng cho những lưu vực có diện tích lớn hay khí ta không
có số liệu về tình hình điều kiện địa chất, thảm phủ, bốc hơi…

Mô hình ngẫu nhiên
Trong nhiều lĩnh vực cuộc sống như môi trường, thủy văn, y tế, sinh học,
kinh tế… luôn tồn tại những hiện tượng có mối quan hệ lẫn nhau. Phân tích chúng
bằng công cụ toán học thống kê cho thấy quan hệ giữa các hiện hiện tượng rất đa
dạng,. Hình thức đặc trưng của quan hệ cơ bản là sự lien hệ nhân quả, quan hệ này

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T


Trường ĐH TN & MT HN

Ngành : Thủy Văn

22

là một hiện tượng biểu hiện sự tồn tại (xuất hiện, biến đổi, biến mất..) phụ thuộc vào
hiên tượng khác (có mưa sẽ sinh ra dòng chảy), bên cạnh đó một hiện tượng là
nguyên nhân tác động đến hiện tượng khác (là hậu quả, kết quả). Như vậy trong
quan hệ nhân quả này mỗi hiện tượng vừa là nguyên nhân đồng thời vừa là kết quả
của hiện tượng khác.
Hiện nay có rất nhiều mô hình ngẫu nhiên là các mô hình tổng hợp và phân
tích các chuỗi số liệu như các mô hình ARMA (p,q), mô hình hồi quy nhiều biến.
Mô hình thủy lực.
Sau 1990 các phần mềm từ nước ngoài thông qua các dự án tài trợ hoặc tải
miễn phí từ mạng Internet có: Các mô hình thủy lực FLWAV, Mike-11, HEC-RAS có
rât nhiều ứng dụng trong các bài toán mô ph ỏng và tính toán các đặc trưng lũ
lụt. Tuy nhiên, ứng dụng trong bài toán dự báo còn hạn chế về số lượng và còn
có khó khăn trong cách vận dụng.

2.3. Sai số dự báo
2.3.1. Khái niệm sai số dự báo.
Để có một tiêu chuẩn khách quan đánh giá sai số trong dự báo khí tượng
thủy văn, người ta đã sử dụng luật phân phối xác suất chuẩn có dạng:

f(x) =

2 

1Δ
exp  2÷
÷
2σ
σ 2π



(2.1)

Trong đó: f(x) - hàm mật độ phân phối xác suất của biến ngẫu nhiên x có kỳ
x

vọng/chuẩn bằng ; σ - khoảng lệch quân phương của biến ngẫu nhiên x; ∆ - giá trị
của khoảng lệch cho trước.
x ± kσp
Xác suất của giá trị biến thiên trong khoảng (

) được xác định theo

bảng sau:

Bảng 2.1: Xác suất của giá trị biến thiên trong khoảng
Độ lệch của x so với 0.015 0.125 0.26 0.355 0.525 0.67 0.84 0.935
SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T


Trường ĐH TN & MT HN

Ngành : Thủy Văn

23

chuẩn

0

kp = ∆/σ
Xác suất rơi vào khoảng

Xác suất rơi vào dưới

Xác suất rơi vào trên

0.01

4

2

0.10

0.20 0.30

0.40

0.50 0.60 0.65

0.505 0.55

0.60 0.65

0.70

0.75 0.80 0.825

0.495 0.45

0.40 0.35

0.30

0.25 0.20 0.175

Độ lệch của x so với chuẩn

1.000

1.035 1.150 1.280 1.440 1.640 1.960 2.580

Xác suất rơi vào khoảng

0.684

0.70

0.75

Xác suất rơi vào dưới

0.842

0.85

0.875 0.90

0.925 0.95

0.975 0.996

Xác suất rơi vào trên

0.158

0.15

0.125 0.10

0.075 0.05

0.025 0.004

kp= ∆/σ

0.80

0.85

0.90

0.95

0.99

Khoảng lệch so với chuẩn bằng ±0.674σ gọi là độ lệch xác suất. Việc chuyển xác
suất rơi vào trong khoảng của biến ngẫu nhiên sang tần suất khoảng dưới và trên:
Khoảng trên p[x ≥ (

x + kσp

Khoảng dưới p[x ≤ (

x ± kσp
)] = [1 - p(

x - kσp

)] / 2 (2.2)
x ± kσp

)] = [1 + p(

)] / 2 (2.3)

Dự báo hầu như bao giờ cũng có sai số vì hiện tượng thuỷ văn phụ thuộc rất
nhiều yếu tố, diễn biến rất phức tạp, khó mà tính toán hết. Việc đo đạc các yếu tố
này bao giờ cũng có sai số, do đó với mỗi trị số dự báo đều cần chỉ rõ phạm vi sai
số có thể gặp để người sử dụng bản tin dự báo biết trước mức độ chính xác của
thông tin từ đó có biện pháp ứng xử phù hợp.

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T


Trường ĐH TN & MT HN

24

Ngành : Thủy Văn

Có nhiều cách đánh giá sai số, sai số từng lần dự báo, sai số phương án dự
báo, sai số trung bình của nhiều lần dự báo...
Sai số dự báo yếu tố
Sai số dự báo yếu tố là hiệu số giữa trị số dự báo và trị số thực đo tại thời
điểm thực báo.
Thí dụ: lúc 7 giờ sáng phát tin dự báo mực nước lúc 19 giờ cùng ngày tại
trạm thủy văn Sơn Tây 10.50 mét. Mực nước thực đo lúc 19 giờ là 10.46 mét, như
vậy thời gian dự kiến là 12 giờ, sai số dự báo yếu tố là: 0.04 mét
Sai số phương án dự báo

Phương án dự báo là một cách làm cụ thể để tìm ra trị s ố dự báo tại
một hay nhiều vi trí định trước. Dựa theo qui trình này người ta tính đ ược
nhiều trị số dự báo, tại thời điểm khác nhau, khi dự báo sai ít, lúc dự báo sai
nhiều. Sai số phương án chính là tỷ số giữa s ố lần dự báo đạt yêu cầu và tổng
số lần dự báo theo qui trình mà phương án qui định.
Sai số phương pháp dự báo
Phương pháp dự báo là phương hướng chung để tìm ra trị số dự báo,
chẳng hạn dự báo theo phương pháp mưa rào-dòng chảy, hay theo ph ương
pháp phân tích chuỗi thời gian. Trong một phương pháp, khi chọn các bi ến s ố,
các hệ số khác nhau, dẫn tới qui trình dự báo khác nhau, ta có các ph ương án
dự báo khác nhau
Sai số cho phép
a. Sai số cho phép của dự báo (lũ) hạn ngắn được tính bằng một trong
những độ lệch xác suất sau đây:
Scf = 0,674σ1

(2.4)

σ1 là độ lệch chuẩn của biên độ mực nước (lưu lượng nước) trong thời gian
dự kiến được tính theo công thức sau:

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T


Trường ĐH TN & MT HN

σ1 =

25

∑ ( Δyi - Δy )

Ngành : Thủy Văn

2

n-1

(2.5)

Trong đó:
∆yi - biên độ mực nước (lưu lượng nước) trong thời gian dự kiến, là hi ệu s ố
giữa mực nước (lưu lượng nước) sau thời gian dự kiến (t + ∆t) với mực nước
(lưu lượng nước) khi làm dự báo (t)
- chuẩn của biên độ mực nước (lưu lượng nước)
n - số hạng trong dãy số thống kê ∆yi. Nếu dự báo biên độ mực nước (lưu
lượng nước) ngọn lũ thì ∆yi và là chênh lệch mực nước (lưu lượng nước) giữa
đỉnh lũ với chân lũ và chuẩn của nó.
Sai số cho phép 0.674σ1, được dùng đối với những loại phương án dự báo
có thời gian dự kiến xác định, ví dụ dự báo trước 12h, 24h, 36h, 48h.
Scf = 0.674σ2

(2.6)

σ2 là độ lệch chuẩn của yếu tố dự báo được tính theo công thức sau:

σ2 =

∑ ( yi - y )

2

n-1

(2.7)

Trong đó:
yi - trị số mực nước (lưu lượng nước trong dãy số tính toán).

y
- chuẩn của dãy số tính toán.
n - số số hạng trong dãy số tính toán, sai s ố cho phép 0,674 σ2 dùng cho
trường hợp dự báo trước một thời gian không xác định.
b. Đối với dự báo hạn ngắn phải tính sai số cho phép và đánh giá dự báo
cho phần nước lên riêng và nước xuống riêng.

SV :Mai Xuân Đăng

Lớp : ĐH3T