Nghiên cứu xây dựng phương án dự báo lũ cho lưu vực sông hoàng long tỉnh ninh bình

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƢƠNG ÁN DỰ BÁO LŨ
CHO LƢU VỰC SÔNG HOÀNG LONG TỈNH NINH BÌNH

CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN HỌC

NGUYỄN HẢI LÂN

HÀ NỘI, NĂM 2017


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƢƠNG ÁN DỰ BÁO LŨ
CHO LƢU VỰC SÔNG HOÀNG LONG TỈNH NINH BÌNH

NGUYỄN HẢI LÂN
CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN HỌC
MÃ SỐ: 60440224

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. TRẦN DUY KIỀU

HÀ NỘI, NĂM 2017

CÔNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hƣớng dẫn: PGS.TS. Trần Duy Kiều

Cán bộ phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Hữu Khải

Cán bộ phản biện 2: TS. Nguyễn Viết Thi

Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI
Ngày 26 tháng 12 năm 2017


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các số liệu, nội dung, kết quả trong luận văn “Nghiên
cứu xây dựng phương án dự báo lũ cho lưu vực sông Hoàng Long tỉnh Ninh
Bình” là công trình do tôi thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn của PGS.TS. Trần Duy
Kiều. Nội dung trong luận văn là trung thực, các tài liệu, số liệu trích dẫn đều ghi
rõ trong phần tài liệu tham khảo và chƣa đƣợc công bố trên các công trình nào
khác.
Nếu có bất kỳ sự gian lận trong nội dung nghiên cứu của luận văn, tôi xin
hoàn toàn chịu trách nhiệm trƣớc Hội đồng nhà trƣờng.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Hải Lân

ii

LỜI CẢM ƠN
Luận văn “Nghiên cứu xây dựng phương án dự báo lũ cho lưu vực sông Hoàng
Long tỉnh Ninh Bình” đã đƣợc hoàn thành, học viên xin gửi lời cảm ơn chân thành đến
nhà trƣờng các thầy cô giáo Khoa Khí tƣợng - Thủy văn, cùng toàn thể các thầy cô,
giảng viên và các anh chị trong trƣờng, đã tạo mọi điều kiện, đóng góp và trao đổi nhiều
ý kiến quý báu giúp cho học viên có thể hoàn thành luận văn một cách tốt nhất.
Đặc biệt học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trần Duy Kiều đã
tận tình hƣớng dẫn, động viên em trong suốt quá trình giảng dạy cũng nhƣ chỉ bảo và
cung cấp những tài liệu, thông tin cần thiết cho em trong thời gian làm luận văn.
Học viên cảm ơn lãnh đạo Đài KTTV khu vực Đồng bằng Bắc Bộ, Đài KTTV
tỉnh Ninh Bình, gia đình, bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ, khích lệ và động viên em rất
nhiều để em có thể hoàn thành luận văn này.
Do thời gian, kinh nghiệm nghiên cứu chƣa nhiều, bên cạnh đó nội dung nghiên
cứu rộng, phức tạp luận văn khó tránh đƣợc những thiếu sót. Học viên rất mong nhận
đƣợc những ý kiến đóng góp quý báu để luận văn đƣợc hoàn thiện hơn và tiến tới ứng
dụng đƣợc vào thực tiễn.
Hà Nội, tháng 12 năm 2017
Học viên

Nguyễn Hải Lân


iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ii

MỤC LỤC .................................................................................................................... iii
THÔNG TIN LUẬN VĂN ............................................................................................ v
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.................................................................................... vi
DANH MỤC BẢNG ....................................................................................................vii
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................... viii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP DỰ BÁO LŨ ....................... 3
1.1 Tổng quan về các phƣơng pháp dự báo lũ ............................................................ 3
1.1.1 Tổng quan về nghiên cứu dự báo lũ trên thế giới ................................................... 3
1.1.2 Tổng quan về nghiên cứu dự báo lũ ở Việt Nam ................................................... 6
1.1.3 Tổng quan về dự báo lũ trên lƣu vực sông Hoàng Long ....................................... 10
1.2 Điều kiện tự nhiên lƣu vực sông Hoàng Long .................................................... 11
1.2.1 Vị trí địa lý lƣu vực sông Hoàng Long................................................................. 11
1.2.2 Đặc điểm địa hình lƣu vực sông Hoàng Long ...................................................... 11
1.2.3 Đặc điểm địa chất, thổ nhƣỡng và thảm phủ thực vật .......................................... 12
1.2.4 Đặc điểm khí hậu lƣu vực sông Hoàng Long ....................................................... 14
1.2.4.1 Mạng lƣới trạm quan trắc KTTV trên lƣu vực sông hoàng Long ..................... 14
1.2.4.2 Đặc điểm khí hậu lƣu vực sông Hoàng Long................................................... 14
1.2.5 Đặc điểm lũ lƣu vực sông Hoàng Long ................................................................ 19
1.2.6 Đặc điểm kinh tế xã hội lƣu vực sông Hoàng Long ............................................. 23
1.3 Nhận xét chƣơng 1 ................................................................................................. 24
Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ MÔ HÌNH
ỨNG DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU ...................................................................... 25
2.1 Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài .................................................................... 25
2.1.1 Hƣớng tiếp cận ..................................................................................................... 25
2.1.2 Phƣơng pháp nghiên cứu ...................................................................................... 26
2.2 Cơ sở lý thuyết mô hình ứng dụng trong nghiên cứu ........................................ 26
2.2.1 Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE - NAM ............................................................... 27

iv
2.2.2 Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE 11 ....................................................................... 30
2.3 Nghiên cứu sử dụng mô hình số trị (NWP) trong dự báo lũ ............................. 35
2.4 Cơ sở số liệu............................................................................................................ 38
2.5 Nhận xét chƣơng 2 ................................................................................................. 38
Chƣơng 3: XÂY DỰNG PHƢƠNG ÁN DỰ BÁO LŨ CHO LƢU VỰC SÔNG
HOÀNG LONG ........................................................................................................... 39
3.1 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE - NAM ............................................... 39
3.1.1 Thiết lập sơ đồ tính toán cho mô hình MIKE - NAM .......................................... 39
3.1.2 Số liệu đầu vào mô hình MIKE - NAM ............................................................... 42
3.1.3 Hiệu chỉnh mô hình MIKE - NAM ...................................................................... 43
3.1.4 Kiểm định mô hình MIKE - NAM ....................................................................... 45
3.2 Hiệu chỉnh và kiểm đinh mô hình MIKE 11 ....................................................... 47
3.2.1 Thiết lập sơ đồ thủy lực cho mô hình MIKE11 .................................................... 47
3.2.2 Số liệu đầu vào cho mô hình MIKE11 ................................................................. 49
3.2.3 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE11 ......................................................... 50
3.3 Xây dựng phƣơng án dự báo lũ cho lƣu vực sông Hoàng Long........................ 56
3.3.1 Tính toán lƣợng mƣa dự báo ................................................................................ 56
3.3.2 Xây dựng phƣơng án dự báo lũ cho lƣu vực sông Hoàng Long .......................... 58
3.4 Dự báo thử nghiệm dòng chảy lũ trên sông Hoàng Long tại trạm Bến Đế...... 59
3.5 Nhận xét chƣơng 3 ................................................................................................. 65
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 67


v
THÔNG TIN LUẬN VĂN

Họ tên học viên: Nguyễn Hải Lân
Lớp: CH2AT

Khóa: 2017 - 2018

Cán bộ hƣớng dẫn: PGS.TS.Trần Duy Kiều
Tên đề tài: Nghiên cứu xây dựng phương án dự báo lũ cho lưu vực sông Hoàng Long
tỉnh Ninh Bình.

Tóm tắt nội dung luận văn:
Đề tài đã đƣa ra xu hƣớng nghiên cứu trong và ngoài nƣớc hiện nay và vị
trí địa lý lƣu vực sông Hoàng Long. Phân tích tìm ra hình thế thời tiết gây mƣa
cho lƣu vực để tìm đƣợc nguyên nhân chính sinh ra dòng chảy lũ cho hạ du sông
Hoàng Long. Do đó nắm bắt đƣợc đặc điểm lũ trên lƣu vực sông Hoàng Long từ
đó đƣa ra hƣớng nghiên cứu phƣơng án cảnh báo, dự báo lũ cho hạ lƣu sông.
Việc tìm hiểu kỹ lý thuyết các phƣơng pháp và mô hình để ứng dụng trong lĩnh
vực nghiên cứu của đề tài là rất cần thiết và hợp lý. Kết quả đạt đƣợc trong
nghiên cứu của đề tài đƣa ra đƣợc phƣơng án dự báo lũ cho hạ lƣu sông, qua
đánh giá dự báo thử nghiệm phƣơng án đạt kết quả tốt.


vi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

WMO

Tổ chức khí tƣợng thế giới

TTKTTVQG

Trung tâm Khí tƣợng Thủy văn quốc gia

TTDBTƢ

Trung tâm dự báo Khí tƣợng Thủy văn Trung ƣơng

KTTV

Khí tƣợng Thủy văn

ĐBBB

Đồng bằng Bắc Bộ

JMA

Cơ quan Khí tƣợng học Nhật Bản

NWP

Mô hình dự báo số trị

BĐKH

Biến đổi khí hậu

BĐ

Báo động

LV

Lƣu vực

HTNĐ

Hội tụ nhiệt đới

W (109m3)

Tổng lƣợng dòng chảy

X - R (mm)

Lƣợng mƣa

T (°C)

Nhiệt độ không khí

Tn (°C)

Nhiệt độ nƣớc

Z (mm)

Bốc hơi

U (%)

Độ ẩm

W (m/s)

Gió

V (m/s)

Tốc độ gió

H (cm)

Mực nƣớc

Q (m3/s)

Lƣu lƣợng nƣớc

Qmax (m3/s)

Lƣu lƣợng lớn nhất

SSĐ

Sai số đỉnh

SSW

Sai số tổng lƣợng


vii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Phương pháp dự báo thủy văn hạn ngắn cho các sông chính đang được sử
dụng tại Trung tâm Dự báo KTTV TƯ ............................................................................ 9
Bảng 1.2: Một số đặc trưng lưu vực sông Hoàng Long ................................................ 12
Bảng 1.3: Danh sách trạm Khí tượng trên lưu vực sông Hoàng Long ......................... 14
Bảng 1.4: Danh sách trạm thuỷ văn trên lưu vực sông Hoàng Long............................ 14
Bảng 1.5: Số giờ nắng trung bình tháng, năm tại một số vị trí trên lưu vực sông Hoàng
Long (1997-2016) ......................................................................................................... 15
Bảng 1.6: Nhiệt độ không khí trung bình tháng, năm tại một số vị trí trên lưu vực sông
Hoàng Long (1997-2016) .............................................................................................. 15
Bảng 1.7: Bốc hơi trung bình tháng, năm tại một số vị trí trên lưu vực ...........................
sông Hoàng Long (1997-2016) ..................................................................................... 16
Bảng 1.8: Lượng mưa trung bình tháng, năm tại một số vị trí trên lưu vực .....................
sông Hoàng Long (1997-2016) ..................................................................................... 18
Bảng 1.9: Đặc trưng của một số trận lũ lớn trên sông Hoàng Long ............................ 20
Bảng 1.10: Đặc điểm lũ và nguyên nhân gây mưa lũ chủ yếu trên lưu vực sông Hoàng Long
tại Bến Đế [1] ................................................................................................................. 21
Bảng 3.1: Trận lũ lựa chọn tính toán trong mô hình MIKE - NAM .............................. 42
Bảng 3.2: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng hiệu chỉnh mô hình MIKE - NAM.................. 45
Bảng 3.3: Bộ thông số mô hình MIKE - NAM lưu vực sông Hoàng Long .................... 45
Bảng 3.4: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng kiểm định mô hình MIKE-NAM ..................... 46
Bảng 3.5: Điều kiện biên cho mô hình MIKE11 sông Hoàng Long .............................. 49
Bảng 3.6: Trận lũ lựa chọn tính toán trong mô hình MIKE11 ..................................... 50
Bảng 3.7: Đánh giá chất lượng hiệu chỉnh mô hình MIKE11 ...................................... 52
Bảng 3.8: Hệ số nhám trong hệ thống sông Hoàng Long ............................................. 52
Bảng 3.9: Đánh giá chất lượng kiểm định mô hình MIKE11 ....................................... 54
Bảng 3.10: Minh họa định dạng số liệu lượng mưa ngày LVS Hoàng Long ................ 56
Bảng 3.11: Bảng phân cấp lượng mưa theo tiêu chuẩn WMO ..................................... 57
Bảng 3.12: Hệ số mưa của các trạm so với toàn lưu vực ............................................. 57

Bảng 3.13: Hệ số mưa của các trạm so với trạm Ninh Bình......................................... 57
Bảng 3.14: Đánh giá chất lượng dự báo lũ tại trạm Bến Đế theo PA1 ........................ 63
Bảng 3.15: Đánh giá chất lượng dự báo tại trạm Bến Đế theo PA2 ............................ 64


viii

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Bản đồ lưu vực sông Hoàng Long................................................................. 12
Hình 1.2: Biểu đồ tổng số giờ nắng trung bình năm trên lưu vực ................................ 15
Hình 1.3: Biểu đồ biến thiên nhiệt độ không khí trung bình tháng trên lưu vực .......... 16
Hình 1.4: Lượng mưa trung bình tháng tại một số vị trí trên lưu vực sông Hoàng Long
(1997-2016) ................................................................................................................... 18
Hình 1.5: Sơ đồ tiếp cận xây dựng phương án dự báo lũ cho lưu vực sông Hoàng Long ... 24
Hình 2.1: Sơ đồ mô hình NAM ..................................................................................... 28
Hình 2.2: Danh sách địa phương được cung cấp sản phẩm dự báo số trị ................... 36
Hình 2.3: Các yếu tố dự báo tại trạm khí tượng Ninh Bình .......................................... 37
Hình 2.4: Sản phẩm dự báo sau khi giải mã với thời gian dự kiến 84 giờ ................... 37
Hình 3.1: Giao diện chính mô hình MIKE 11 ............................................................... 39
Hình 3.2: Tạo File mô đun RR ...................................................................................... 39
Hình 3.3: Sơ đồ thiết lập các tiểu lưu vực sông Hoàng Long ....................................... 40
Hình 3.4: Diện tích cho các tiểu lưu vực trong mô hình NAM ..................................... 40
Hình 3.5: Nhập số liệu trạm khí tượng vào mô hình NAM ........................................... 41
Hình 3.6: Tính toán trọng số cho các tiểu lưu vực bộ phận .......................................... 41
Hình 3.7: Bảng thông số của các lưu vực trong mô hình NAM .................................... 42
Hình 3.8: Sơ đồ các bước hiệu chỉnh bộ thông số mô hình MIKE - NAM .................... 43
Hình 3.9: Đường quá trình lưu lượng thực đo và tính toán trận lũ 2005 tại trạm Hưng
Thi trong quá trình hiệu chỉnh mô hình MIKE - NAM .................................................. 44
Hình 3.10: Đường quá trình lưu lượng thực đo và tính toán trận lũ 2007 tại trạm
Hưng Thi trong quá trình hiệu chỉnh mô hình MIKE - NAM ........................................ 44

Hình 3.11: Đường quá trình lưu lượng thực đo và tính toán trận lũ 2013 tại trạm
Hưng Thi trong quá trình kiểm định mô hình MIKE - NAM ......................................... 46
Hình 3.12: Đường quá trình lưu lượng thực đo và tính toán trận lũ 2014 tại trạm
Hưng Thi trong quá trình kiểm định mô hình MIKE - NAM ......................................... 47
Hình 3.13: Sơ đồ lưới trạm thủy văn và hệ thống lưu vực sông Hoàng Long .............. 48
Hình 3.14: Sơ đồ mạng lưới thủy lực sông Hoàng Long .............................................. 48
Hình 3.15: Minh họa mặt cắt sông Hoàng Long ........................................................... 49


ix
Hình 3.16: Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán trận lũ 2005 tại trạm Bến
Đế trong quá trình hiệu chỉnh mô hình MIKE 11 ......................................................... 51
Hình 3.17: Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán trận lũ 2007 tại trạm Bến
Đế trong quá trình hiệu chỉnh mô hình MIKE 11 ......................................................... 51
Hình 3.18: Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán trận lũ 2013 tại trạm Bến
Đế trong quá kiểm định chỉnh mô hình MIKE 11 ......................................................... 55
Hình 3.19: Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán trận lũ 2014 tại trạm Bến
Đế trong quá trình kiểm định mô hình MIKE 11 .......................................................... 55
Hình 3.20: PA1 giả định giá trị biên mực nước hạ lưu................................................. 58
Hình 3.21: PA2 kéo dài mực nước tại biên hạ lưu theo các đường xu thế ................... 59
Hình 3.22: Giao diện chính của mô đun FF ................................................................. 59
Hình 3.23: So sánh kết quả dự báo mực nước thời đoạn 6 giờ tại trạm Bến Đế (PA1) ...... 60
Hình 3.24: So sánh kết quả dự báo mực nước thời đoạn 12 giờ tại trạm Bến Đế (PA1) ..... 60
Hình 3.25: So sánh kết quả dự báo mực nước thời đoạn 24 giờ tại trạm Bến Đế (PA1) ..... 61
Hình 3.26: So sánh kết quả dự báo mực nước thời đoạn 6 giờ tại trạm Bến Đế (PA2)........ 61
Hình 3.27: So sánh kết quả dự báo mực nước thời đoạn 12 giờ tại trạm Bến Đế (PA2) ..... 62
Hình 3.28: So sánh kết quả dự báo mực nước thời đoạn 24 giờ tại trạm Bến Đế (PA2) ......62


1

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Việt Nam là nƣớc có rất nhiều sông, suối lớn và nhỏ khác nhau. Mật độ sông
suối phân bố không đều giữa các vùng. Mật độ lƣới sông trung bình từ 0,5÷1,0
km/km2, những nơi có mật độ lƣới sông dày lên tới 1,5 ÷ 2,0 km/km2 gồm các vùng
núi cao Hoàng Liên Sơn, Tây Công Lĩnh, thƣợng nguồn sông Thu Bồn, Đồng Nai.
Vùng núi cao trung bình và thấp khác có mật độ lƣới sông từ 1,0 ÷ 1,5 km/km2 [6].
Những hệ thống sông ở Việt Nam ở phía dƣới hạ lƣu có độ dốc nhỏ thông thƣờng
là những vùng đồng bằng khá bằng phẳng có độ cao thấp trƣớc khi đổ ra biển, nên việc
tiêu thoát lũ những nơi này rất kém. Gặp những năm xuất hiện nhiều đợt mƣa lũ lớn
trên lƣu vực tạo ra mực nƣớc hạ du các hệ thống sông dâng cao và kéo dài trong nhiều
ngày, gây ngập lụt nghiêm trọng cho những vùng dân cƣ trong vài ngày, vài tuần, có
thể hàng tháng hoặc vài tháng. Làm cho thiệt hại rất nặng nề về ngƣời và tài sản, kìm
hãm sự phát triển kinh tế xã hội cho khu vực ngập lụt. Ngoài ra lũ lụt ngày càng tăng
về độ lớn và phạm vi xảy ra cũng nhƣ tính ác liệt của nó là do biến đổi khí hậu và sự
tác động của con ngƣời trong hoạt động đời sống, xã hội đã làm cho môi trƣờng tự
nhiên bị phá hủy nghiêm trọng.
Lƣu vực sông Hoàng Long thuộc tỉnh Ninh Bình có khí hậu nhiệt đới gió mùa và
thƣờng xuyên gánh chịu nhiều thiên tai do: Bão, mƣa lớn gây lũ lụt ảnh hƣởng trực
tiếp đến lƣu vực. Bên cạnh đó với vị trí địa lý gần biển, địa hình đầu nguồn là rừng núi
cao phức tạp và có nhiều nhánh sông suối, rừng phòng hộ ngày càng bị tàn phá cộng
với thời tiết biến đổi. Tuy nhiên do vùng hạ lƣu sông Hoàng Long là vùng đất thấp và
địa hình phức tạp nên thƣờng xuyên chịu sự ảnh hƣởng của lũ mỗi khi có mƣa lớn, gây
ra ngập lụt nghiêm trọng làm thiệt hại lớn về cơ sở vật chất, phá hủy nhà cửa, ruộng
đồng, hủy hoại và tác động lâu dài đến môi trƣờng sinh thái. Ảnh hƣởng trực tiếp đến
đời sống xã hội và phát triển kinh tế cho tỉnh. Ngoài ra lƣu vực sông Hoàng Long là
một trong những lƣu vực sông có vị trí chiến lƣợc quan trọng trong việc phát triển kinh
tế xã hội, an ninh quốc phòng của tỉnh Ninh Bình. Vì vậy, dự báo lũ luôn đƣợc đề

cao, cần nhiều tổ chức và các nhà khoa học tập trung nghiên cứu chi tiết và chuyên sâu
về cảnh báo, dự báo lũ và ứng dụng các mô hình công nghệ mới đƣa ra các giải pháp
ứng phó phù hợp nhất là vấn đề rất cấp thiết và hiệu quả.


2
Từ những lý do trên luận văn đã lựa chọn nội dung: “Nghiên cứu xây dựng
phương án dự báo lũ cho lưu vực sông Hoàng Long tỉnh Ninh Bình” để thực hiện. Để
tiến hành nghiên cứu xây dựng đƣa ra các phƣơng án cảnh báo, dự báo lũ cho lƣu vực
sông. Nhằm góp phần giúp các nhà quản lý có đƣợc thêm một công cụ trong công tác
dự báo nhằm giảm thiểu tác hại của lũ lụt gây ra và đƣa ra định hƣớng quy hoạch phát
triển trong tƣơng lai ở khu vực.

2. Mục tiêu của luận văn
Xây dựng phƣơng án dự báo lũ cho lƣu vực sông Hoàng Long.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
+ Đối tƣợng chính: Dòng chảy lũ trên lƣu vực sông Hoàng Long
+ Phạm vi nghiên cứu: Trong mùa lũ lƣu vực sông Hoàng Long thuộc tỉnh
Ninh Bình.
Phƣơng pháp nghiên cứu
+ Phƣơng pháp thu thập, phân tích, thống kê, tổng hợp
+ Phƣơng pháp kế thừa, lấy ý kiến chuyên gia
+ Ứng dụng mô hình toán thủy văn, thủy lực
4. Bố cục của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo nội dung luận văn đƣợc
bố cục thành 3 chƣơng:
Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP DỰ BÁO LŨ
Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ
MÔ HÌNH ỨNG DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU
Chƣơng 3: XÂY DỰNG PHƢƠNG ÁN DỰ BÁO LŨ CHO LƢU VỰC

SÔNG HOÀNG LONG


3

Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP DỰ BÁO LŨ
1.1 Tổng quan về các phƣơng pháp dự báo lũ
1.1.1 Tổng quan về nghiên cứu dự báo lũ trên thế giới
Nhiều năm nay công tác dự báo mƣa và các yếu tố khí tƣợng của các trung tâm dự
báo khí tƣợng lớn trên thế giới nhƣ Mỹ, Nhật, Đức, Pháp, Hàn Quốc ... đã sử dụng nhiều
công nghệ tự động phân tích và hiển thị các bản đồ thời tiết trong nghiệp vụ. Mỹ sử dụng
hệ phân tích và hiển thị bản đồ thời tiết AWIPS và NAWIPS; Đức và Pháp sử dụng hệ
SYNERGY; Úc sử dụng hệ AIFS,...
Các hệ thống đều có đủ các chức năng quan trọng nhƣ: phân tích, hiển thị và tích
hợp các loại số liệu khác nhau nhƣ số liệu quan trắc bề mặt, cao không, pilot, ship, ảnh
mây vệ tinh, kết quả của các mô hình dự báo số trị,... đồng thời cũng cho phép tạo các
kịch bản dự báo thời tiết theo những hình thế gây mƣa khác nhau. Các hệ thống này đáp
ứng rất tốt các yêu cầu nghiệp vụ tại các trung tâm khí tƣợng nói trên và đều có thể ứng
dụng cho các trung tâm khí tƣợng khác với những nghiên cứu để điều chỉnh, bổ sung các
chức năng theo yêu cầu của nghiệp vụ dự báo thời tiết của từng quốc gia.
Tại Nhật, cơ quan Khí tƣợng Nhật Bản đang vận hành một hệ thống đồng hóa số
liệu bốn chiều quy mô vừa là Meso 4D-Var. Với hệ thống này, nhiều loại quan trắc đƣợc
đồng hóa cho các mô hình số. Meso 4D-Var đồng hóa số liệu quan trắc từ thám không vô
tuyến, các trạm khí tƣợng bề mặt, tàu thuyền, phao, máy bay, thiết bị đo mặt cắt gió, vệ
tinh, radar cho mô hình dự báo quy mô vừa. Việc có một hệ thống các loại quan trắc dày
đặc và hệ thống tích hợp, phân tích dữ liệu quan trắc cho mô hình số đã nâng cao đáng kể
chất lƣợng dự báo của các mô hình số, đặc biệt là dự báo lƣợng mƣa.
Hiện nay sự phát triển công nghệ thông tin cùng với những kết quả to lớn trong
nghiên cứu tìm tòi bản chất vật lý các quá trình trong khí quyển đã tạo điều kiện cho các

mô hình dự báo số ngày càng chính xác và kịp thời, dần thay thế phƣơng pháp dự báo
truyền thống. Trong tác nghiệp ngày nay các nƣớc tiên tiến đều sử dụng các mô hình dự
báo số trong công tác dự báo thời tiết.
Nhật đang vận hành nghiệp vụ 3 mô hình chính là mô hình phổ toàn cầu (GMS),
mô hình phổ khu vực (RSM), mô hình quy mô vừa (MSM), mô hình dự báo bão (TYM);
Hàn Quốc vận hành nghiệp vụ các mô hình có chức năng tƣơng tự là Mô hình dự báo toàn


4
cầu (GDAPS), Mô hình dự báo khu vực (GDAPS), Mô hình dự báo độ phân giải cao
(HLAM) và Mô hình bão (DBAR)...[6].
Tóm lại các trung tâm dự báo trên đã đƣa ra nhiều mô hình dự báo số phục vụ cho
công tác dự báo nhất là về dự báo lƣợng mƣa tƣơng đối chính xác, cho từng vùng khác
nhau trên thế giới. Qua đó giúp cho các trung tâm KTTV của các nƣớc đang phát triển
tiếp cận, sử dụng trong việc cảnh báo, dự báo lũ, lụt.
Dự báo lũ có vai trò quyết định trong công tác phòng chống lũ và ngập lụt ở các
nƣớc, đây đƣợc xem nhƣ biện pháp phi công trình quan trọng nhất phục vụ phòng
tránh thiên tai do lũ.
Cùng sự phát triển các ngôn ngữ lập trình và việc ra đời các siêu máy tính, kết
hợp với các số liệu KTTV đáng tin cậy từ thông tin có đƣợc trong công nghệ viễn
thám để mô phỏng quá trình dòng chảy lũ trên các lƣu vực sông, nên phƣơng pháp dự
báo trong thủy văn đã có sự thay đổi, phát triển mạnh thông qua mô hình số hóa dự
báo các quá trình thủy văn. Từ đó trên thế giới đã có nhiều phần mềm đƣợc xây dựng
để đáp ứng yêu cầu tính toán dự báo thủy văn trên các lƣu vực sông từ thƣợng lƣu về
hạ lƣu. Các phần mềm này đã giải quyết đƣợc các bài toán dự báo lũ từ mƣa, tính toán
truyền lũ trong sông, điều tiết hồ chứa, ngập lụt… Hƣớng xây dựng trong các hệ thống
cảnh báo, dự báo lũ, lụt dựa trên tổ hợp dự báo mƣa đã đƣợc thực hiện trong nhiều hệ
thống dự báo nghiệp vụ. Trong cách tiếp cận này dự báo tổ hợp dòng chảy đã đƣợc
thực hiện dựa trên các dự báo tổ hợp mƣa số trị (NWP) kết hợp với đồng bộ hóa dữ
liệu, từ đó đƣa ra kết quả dự báo, cảnh báo lũ đáp ứng theo yêu cầu đặt ra của công tác

dự báo. Những năm gần đây nghiên cứu dự báo lũ thƣờng tập trung vào việc sử dụng
các mô hình thủy văn, thủy lực. Việc áp dụng các mô hình này vào dự báo thủy văn tỏ
ra có nhiều ƣu điểm vƣợt trội có độ chính xác cao. Sau đây là một số mô hình đƣợc
các trung tâm KTTV lớn phát triển đƣợc ứng dụng rộng rãi trên thế giới:
Hoa Kỳ: Bộ phận dự báo thuỷ văn thuộc Cơ quan Thời tiết Hoa kỳ sử dụng để
tính toán dòng chảy từ mƣa: Mô hình SSARR là mô hình mô phỏng quá trình hình
thành dòng chảy mặt, sát mặt, ngầm và quá trình tập trung nƣớc trên lƣu vực khi sử
dụng thông tin về mƣa trung bình thời đoạn, quan hệ ẩm kỳ trƣớc với hệ số dòng chảy,
quan hệ dòng chảy ngầm, chỉ số thấm và các thông tin khác trên lƣu vực.
Mô hình HEC – RAS là mô hình do trung tâm thủy văn công trình – Đoàn công


5
binh Hoa Kỳ phát triển phân tích thủy văn thủy lực cho hệ thông sông. Mô hình có thể
áp dụng cho sông đơn hoặc cả một hệ thống sông phức tạp, có cả nhập lƣu giữa dòng.
Mô hình SWAT đƣợc xây dựng bởi trung tâm phục vụ nghiên cứu nông nghiệp
thuộc Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ và Trung tâm nghiên cứu nông nghiệp thuộc Đại học
Texas A&M vào đầu những năm 1990 với mục đích dự báo những ảnh hƣởng của thực
hành quản lý sử dụng đất đến nƣớc, sự bồi lắng và lƣợng hóa chất sinh ra từ hoạt động
nông nghiệp trên những lƣu vực rộng lớn và phức tạp trong khoảng thời gian dài. Một
trong những module chính của mô hình này là mô phỏng dòng chảy từ mƣa và các đặc
trƣng vật lý trên lƣu vực.
Canada: Mô hình WATFLOOD đƣợc ứng dụng mô phỏng thủy văn thời gian
ngắn để dự báo lũ hoặc mô phỏng thời đoạn dài để tính toán nguồn nƣớc lƣu vực. Mô
hình có khả năng kết nối với lƣợng mƣa phân bố quan trắc từ trạm radar thời tiết hoặc
sản phẩm của mô hình số trị.
Đan Mạch: Bộ Mô hình MIKE đƣợc Viện thuỷ lực Đan Mạch phát triển xây
dựng phần mềm dự báo lũ, gồm: Mô hình NAM tính toán và dự báo dòng chảy từ
mƣa; Mô hình MIKE 11 là mô hình 1 chiều tính toán thủy lực, dự báo dòng chảy trong
sông và cảnh báo ngập lụt; Mô hình MIKE SHE mô phỏng nhiều thành phần tham gia

vào quá trình hình thành dòng chảy trên lƣu vực. Các phép tính của mô hình đƣợc
chạy trên lƣới ô vuông với các dữ liệu đầu vào gồm bản đồ DEM, lớp phủ, địa chất,
chỉ số thực vật, mƣa phân bố.
Cộng hòa Pháp: Mô hình MARINE đƣợc ứng dụng tính toán lũ quét thời gian
thực từ dự án PACTES (cảnh báo nguy cơ lũ quét theo không gian) tại Pháp với sự hỗ
trợ ban đầu của Bộ nghiên cứu Pháp và Cơ quan vũ trụ Pháp để tính toán trận lũ quét
xảy ra năm 1999 tại vùng phía Nam. Trên thế giới, MARINE đƣợc đánh giá cao và
đƣợc khai thác sử dụng tính toán lũ quét ở nhiều nƣớc nhƣ Pháp, Hà Lan, Brasil.
Vƣơng quốc Bỉ: Mô hình WETSPA (Water and Energy Transfer between Soil,
Plant and Atmosphere) đƣợc phát triển tại phòng nghiên cứu Thuỷ văn Thủy lực, khoa
khoa học ứng dụng đại học tự do Brusels. Mô hình quan niệm một hệ thống thủy văn
lƣu vực là tổ hợp của các quá trình khí quyển, hấp thu thực vật, vùng rễ cây, vùng
chuyển nƣớc và vùng bão hoà. Mỗi một ô lại đƣợc chia thành các phần có lớp phủ và
phần không thấm.


6
Nhật Bản: Mô hình IFAS (Integrate Flood Analysis System) là một phần mềm
tích hợp hệ thống phân tích lũ, cốt lõi của phần mềm là mô hình thủy văn thông số
phân bố tham số mô phỏng dòng chảy sƣờn dốc thông qua các lƣới DEM do tác động
của lớp phủ thực vật, lớp đất của bề mặt lƣu vực và cho phép mô phỏng các thành
phần dòng chảy mặt, sát mặt và dòng ngầm.
Mô hình TANK ra đời năm 1956 tại trung tâm quốc gia phòng chống lũ lụt
Nhật. Mô hình này áp dụng trong dự báo lũ và khôi phục chuỗi số liệu dòng chảy từ tài
liệu mƣa và bốc hơi theo các điều kiện biên, điều kiện ban đầu [7].
1.1.2 Tổng quan về nghiên cứu dự báo lũ ở Việt Nam
Trung tâm Dự báo KTTV Trung ƣơng (TTDBTƢ) đã ứng dụng nhiều công nghệ,
kỹ thuật mới với mục đích hiện đại hoá công tác thu thập, xử lý phân tích số liệu và điền
bản đồ thời tiết rất hiệu quả cho công tác phục vụ dự báo mƣa và các yếu tố khí tƣợng.
Cung cấp các dạng thông tin, số liệu cho các đơn vị trong ngành KTTV cũng nhƣ các đối

tác trong và ngoài nƣớc.
Hiện nay, tại trung tâm ứng dụng một số công nghệ tiên tiến có thể tích hợp nhiều
loại dữ liệu một cách tự động, các loại dữ liệu lại có thể lồng ghép trên cùng một bản đồ
nền để tiện so sánh, phân tích, đánh giá là rất cần thiết và phù hợp với xu thế phát triển
chung trong khu vực và trên thế giới đáp ứng yêu cầu phục vụ nhanh khi xảy ra các tình
huống khẩn cấp. Hệ tƣơng tác hỗ trợ dự báo viên NAWIPS đƣợc tiếp nhận và nghiên cứu
ứng dụng tại TTDBTƢ trong khuôn khổ của đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ “Ứng

dụng phần mềm NAWIPS để xây dựng công nghệ phân tích và hiển thị bản đồ thời
tiết trên máy tính” từ năm 2006 – 2008 [6]. Với hệ thống NAWIPS, công tác thu thập,
phân tích và hiển thị các số liệu đã đƣợc tự động hóa từng phần hoặc hoàn toàn. Kết quả
nghiên cứu của đề tài cho thấy việc cần thiết phải ứng dụng một hệ thống phần mềm hỗ
trợ dự báo vào nghiệp vụ.
Những năm gần đây, TTDBTƢ đã đƣợc chuyển giao một số sản phẩm dự báo của
mô hình toàn cầu GSM từ Cơ quan khí tƣợng Nhật bản (JMA) (dạng số, cuối năm 1997),
mô hình TLAPS (nay là TXLAPS) của Cơ quan khí tƣợng Ôxtrâylia (BoM) (dạng bản đồ
(1999), dạng số (đầu năm 2001)) và một vài Trung tâm khí tƣợng khác (dạng bản đồ).
Năm 2002, tại TTDBTƢ bắt đầu chạy nghiệp vụ mô hình số phân giải cao HRM
với 2 phiên bản là 28 km và 14 km. Số liệu đầu vào cho mô hình thủy tĩnh này (cả 2 phiên


7
bản) đƣợc lấy từ các trƣờng phân tích và dự báo của mô hình toàn cầu GME của Tổng cục
Khí tƣợng Cộng hòa Liên bang Đức (DWD). Đến nay, hệ thống thông tin liên lạc và tính
toán của TTDBTƢ đã đƣợc tăng cƣờng đáng kể.
Năm 2006, TTDBTƢ đã có thêm một đƣờng truyền internet tốc độ cao cho phép
truy cập và lấy đƣợc nhiều sản phẩm dự báo số trị toàn cầu nhƣ mô hình GFS và
NOGAPS của Mỹ, GEM của Cơ quan khí tƣợng Canađa (CMC), và AGCM của Cơ quan
khí tƣợng Brazil. Ngoài các sản phẩm dự báo tất định của các mô hình toàn cầu nói trên,
các sản phẩm dự báo tổ hợp của hai mô hình GFS và GEM cũng đƣợc thu nhận và xử lý

theo thời gian thực.
Hiện tại TTDBTƢ đang chạy nghiệp vụ 2 hệ thống NWP: 1) Hệ thống dự báo tất
định bao gồm 2 phiên bản của mô hình HRM và mô hình ETA; và 2) Hệ thống dự báo tổ
hợp hạn ngắn dựa trên cách tiếp cận đa mô hình đa phân tích và hạn 3-5 ngày dựa trên
cách tiếp chạy lồng bên trong hệ thống dự báo tổ hợp toàn cầu [6].
Nhƣ vậy, công nghệ dự báo tại TTDBTƢ là khá đầy đủ và hiện đại. Các sản phẩm
NWP tại TTDBTƢ là khá phong phú và cung cấp nhiều thông tin hữu ích về mƣa dự báo
phục vụ cho công tác dự báo lũ trong nghiệp vụ hàng ngày.
20 năm trở lại đây công nghệ dự báo lũ đã có những biến đổi nhanh chóng với
sự hỗ trợ mạnh mẽ của công nghệ tin học. Đi kèm với sự phát triển đó, mạng lƣới
KTTV cũng nhƣ mạng lƣới trạm điện báo đã phát triển hoàn chỉnh trên cơ sở tối ƣu về
mặt thu thập thông tin KTTV đồng thời kết hợp sử dụng các thông tin viễn thám trên
toàn lãnh thổ. Thời kỳ này, rất nhiều các mô hình toán về dự báo lũ đƣợc xây dựng và
ứng dụng trong nghiệp vụ để dự báo lũ từ mƣa, có thể kể tên nhƣ:
Hiện nay, tại Trung tâm Dự báo KTTV Trung ƣơng, các phƣơng pháp dự báo
truyền thống nhƣ các phƣơng pháp phân tích thống kê, nhận dạng hình thế thời tiết gây
mƣa lớn, phƣơng pháp hồi quy bội... đƣợc kết hợp với việc ứng dụng các mô hình toán
thuỷ văn nhƣ mô hình: SSARR, TANK, NAM, IMECH-1D... là những công cụ chủ
yếu để dự báo lũ, lụt. Trung tâm đã triển khai nghiên cứu và bƣớc đầu ứng dụng mô
hình thủy văn thông số phân bố MARINE, WETSPA (Bỉ) và các mô hình thủy lực tiên
tiến nhƣ HEC - RAS, bộ mô hình MIKE, mô hình URBS - FEW(MRC) trong nghiệp
vụ dự báo.


8
Ngoài ra một số cơ quan khác cũng ứng dụng một số mô hình toán thủy văn
trong lĩnh vực dự báo nhƣ:
Viện khoa học KTTV và BĐKH, đã nghiên cứu ứng dụng thành công trong
nghiên cứu dòng chảy bằng mô hình SSARR, TANK, SACRAMENTO, ANN, HEC1,
HMS, NLRRM và đang ứng dụng mô hình MIKE11+NAM.

Viện Khoa học Thủy lợi, Trƣờng Đại học Thủy lợi, Viện Quy họach thủy lợi sử
dụng các mối quan hệ mƣa-dòng chảy và lƣu lƣợng tƣơng ứng, mô hình NAM để tính
toán dự báo dòng chảy lũ sông Hồng.
Viện Cơ học nghiên cứu ứng dụng mô hình MARINE và IMECH-1D tính toán
mô phỏng và dự báo dòng chảy lũ thƣợng lƣu hệ thống sông Hồng. Viện Cơ học đã có
mã nguồn phần mềm và làm chủ đƣợc công nghệ của mô hình này đã có kết quả
nghiên cứu ban đầu, để áp dụng vào trong công tác dự báo lũ.
Đề tài cấp Bộ, năm 2017 “Nghiên cứu xây dựng công nghệ dự báo dòng chảy lũ
đến các hồ chứa lớn trên hệ thống sông Hồng” ứng dụng mô hình MARINE và
MUSKINGUM – CUNGE diễn toán cho dòng chảy lũ cho 6 hồ chứa do chủ nhiệm
thạc sĩ Bùi Đình Lập - Trung tâm KTTVQG.
Đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu ứng dụng mô hình WETSPA và HEC-RAS mô
phỏng, dự báo quá trình lũ trên hệ thống sông Vũ Gia - Thu Bồn” của tiến sĩ Đặng
Thanh Mai, thạc sĩ Vũ Đức Long - Trung tâm DBTƢ năm 2009.
Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng mô hình NAM dự báo quá trình lũ sông Bƣởi tại
Kim Tân” tỉnh Thanh Hóa của thạc sĩ Vũ Đức Long - Trung tâm DBTƢ năm 2007.
Mô hình thủy lực đƣợc phát triển tại Trƣờng Đại học Thủy lợi, Viện khoa học
KTTV và BĐKH, Trƣờng Đại học Xây dựng áp dụng các mô hình SOGREAN,
VRSAP, KOD1, TLUC96, mô hình sóng khuếch tán (MUSKINGUM–CUNGE) với
các phần mềm có từ những năm 1980 – 1990 trong tính toán lũ [7].
Trần Duy Kiều, năm 2015: Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ “Nghiên cứu
nhận dạng lũ lớn, phân vùng nguy cơ lũ lớn và xây dựng bản đồ ngập lụt phục vụ cảnh
báo lũ lớn lƣu vực sông Lam” đã ứng dụng mô hình MIKE kết hợp với HEC - RAS và
HEC - GeoRAS để mô phỏng lũ và xây dựng bản đồ ngập lụt, đánh giá khả năng
phòng lũ của các công trình phòng lũ trên lƣu vực sông Lam.


9
Đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu tích hợp các mô hình khí tƣợng, thủy văn, hải văn
nhằm nâng cao chất lƣợng dự báo mực nƣớc trên hệ thống sông Đồng Nai ” của TS

Bảo Thạnh - Phân viện Khoa học Khí tƣợng Thủy văn và Biến đổi Khí hậu năm 2014.
Trong nghiên cứu đã tích hợp sản phẩm đầu ra của mô hình số trị WRF với mô hình
thủy văn thông số tập trung MIKE - NAM, mô hình MIKE 11, Delft3D để dự báo tại 6
trạm thủy văn vùng hạ lƣu sông Đồng Nai.
Năm năm gần đây, Trung tâm KTTV quốc gia đã đƣợc đầu tƣ mạnh mẽ nhằm tăng
cƣờng năng lực dự báo từ nhiều trƣơng trình, dự án điển hình có thể kể đến nhƣ sau: Tăng
cƣờng năng lực cảnh báo và giám sát lũ lụt Đồng bằng Sông Cửu Long; Tăng cƣờng hệ
thống dự báo, cảnh báo lũ lụt ở Việt Nam - Giai đoạn 1; Tăng cƣờng năng lực dự báo
KTTV phục vụ phòng chống thiên tai, trọng tâm là công tác dự báo bão. Các dự án trên
chủ yếu tập trung vào nâng cấp phần cứng để cải tiến lĩnh vực cảnh báo và dự báo lũ. Dự
án “Hiện đại hệ thống công nghệ dự báo và cảnh báo lũ, lụt ở Việt Nam” sẽ khắc phục
những nhƣợc điểm còn lại, làm chức năng của mắt xích cuối cùng, trang bị các phần
mềm, đào tạo nhân lực dự báo góp phần nâng cao hiệu quả của các dự án đã đầu tƣ trong
công tác phòng tránh thiên tai.
Nhƣ vậy, những năm gần đây, các mô hình thủy văn, thủy lực đã đƣợc ứng dụng
và phát triển mạnh mẽ vào công tác dự báo nghiệp vụ. Các mô hình này là công cụ rất hữu
ích trong giải quyết các bài toán quy hoạch, thiết kế, khai thác tài nguyên nƣớc, điều tiết
hồ chứa, kiểm soát lũ lụt và đặc biệt là về cảnh báo, dự báo lũ.
Bảng 1.1: Phương pháp dự báo thủy văn hạn ngắn cho các sông chính đang
được sử dụng tại Trung tâm Dự báo KTTV TƯ
Phƣơng pháp
Mực nƣớc tƣơng ứng

Diễn toán
Mô hình thủy văn (mô
hình thông số tập
trung)

Tên mô hình
Đơn giản (biểu đồ)

Phƣơng trình HQ

Lƣu vực sông
Tất cả các sông

Muskingum, SH2

Hồng, Cả, Mã, Thu Bồn, Ba

Hồi qui (HQ)

Tất cả các sông

TANK (Nhật)
NAM (Đan Mạch)

Mô hình thủy văn (mô MARINE (Pháp)

Lƣu vực sông Thái Bình,
thƣợng lƣu các hệ thống sông
Cả, Mã, Thu Bồn, Ba
Lƣu vực sông Đà, lƣu vực sông


10
Phƣơng pháp

Hƣơng

hình thông số phân

bố)

Lƣu vực sông

Tên mô hình

Lƣu vực sông Vu Gia-Thu Bồn

WETSPA (Bỉ)

Hệ thống sông Hồng - Thái
MIKE-11(Đan Mạch)

Gia - Thu Bồn, sông Trà Khúc

Mô hình thủy lực
HEC-RAS
Mô hình thủy lực
Mô hình thủy văn –
thủy lực

Bình, hạ du hệ thống sông Vu

HYDROGIS

Hạ du hệ thống sông Thu Bồn
Nguyễn

Hữu Nhân
URBS - FEWS

Hạ lƣu sông Mê Kông
Hệ thống sông Mê Kông

1.1.3 Tổng quan về dự báo lũ trên lƣu vực sông Hoàng Long
Dự báo lũ lƣu vực sông Hoàng Long đƣợc TTDBTƢ, Đài KTTV Đồng Bằng
Bắc Bộ và Đài KTTV tỉnh Ninh Bình chịu trách nhiệm theo dõi.
Tại TTDBTƢ, dự báo thuỷ văn trên lƣu vực sông Hoàng Long trƣớc năm 2014
đƣợc xây dựng chủ yếu theo các phƣơng pháp dự báo truyền thống nhƣ phƣơng pháp
xu thế, phƣơng pháp mực nƣớc tƣơng ứng. Cụ thể là xây dựng các biểu đồ biểu thị mối
quan hệ giữa trạm trên và dƣới, bao gồm:
-

Biểu đồ các trận lũ lớn năm 1978 - 1984 - 1985 - 1996

-

Biểu đồ dự báo đỉnh lũ Bến Đế dựa vào tổng lƣợng mƣa lƣu vực:
HmaxBD = f(∑X, HminBD)

-

Biểu đồ dự báo đỉnh lũ Bến Đế dựa vào đỉnh lũ Hƣng Thi:
HmaxBD = f(HmaxHT, HminBD)

-

Biểu đồ dự báo biên độ lũ lên
Ƣu điểm của phƣơng pháp truyền thống là dễ sử dụng, đơn giản. Nhƣợc điểm là

độ chính xác không cao [1].
Hiện nay công tác cảnh báo và dự báo lũ cho lƣu vực sông Hoàng Long chủ yếu
sử dụng các phƣơng pháp dự báo lũ truyền thống. Phần lớn những công cụ kỹ thuật
đều ở dạng biểu đồ, thống kê, phƣơng pháp tƣơng tự, hồi qui, hầu nhƣ chƣa có mô
hình hoặc công nghệ nào đƣợc sử dụng trong nghiệp vụ cảnh báo, dự báo lũ, ngập lụt
cho sông Hoàng Long. Bên cạnh đó công cụ và kỹ thuật phục vụ cảnh báo, dự báo lũ


11
phần lớn đã đƣợc xây dựng từ lâu không còn đáp ứng đƣợc nhiều so với điều kiện thực
tế và đòi hỏi hiện nay. Do vậy, kết quả cảnh báo, dự báo đa phần phụ thuộc nhiều vào
kinh nghiệm của các dự báo viên nên hiệu quả của cảnh báo và dự báo chƣa cao.
Tóm lại, các công cụ dự báo lũ cho hệ thống sông Hoàng Long hiện nay đã giải
quyết đƣợc từng mục tiêu cụ thể trong dự báo. Kết quả của các phƣơng pháp là nền
tảng cho việc đƣa ra trị số dự báo. Tuy nhiên, mức đảm bảo của mỗi phƣơng pháp vẫn
chỉ dừng lại ở một mục tiêu nhất định và chƣa có một công nghệ hoàn chỉnh cho tính
toán dự báo lũ của lƣu vực sông. Vì vậy, cần phải tiến hành nghiên cứu, giải quyết
những hạn chế để xây dựng công cụ dự báo lũ cho lƣu vực sông Hoàng Long cho kết
quả tốt hơn đáp ứng đƣợc yêu cầu toàn diện của thực tiễn ngày càng cao.
1.2 Điều kiện tự nhiên lƣu vực sông Hoàng Long
1.2.1 Vị trí địa lý lƣu vực sông Hoàng Long
Sông Hoàng Long (tên cũ là Đại Hoàng) là một phụ lƣu lớn của sông Đáy, diện
tích lƣu vực khoảng 1.515 km2, trong đó vùng núi đá vôi chiếm 295 km2 (Hình 1.1).
Vị trí địa lý lƣu vực sông Hoàng Long đƣợc giới hạn:
Từ 105o23‟00” E - 21o55‟00” N
đến 105o55‟50” E - 20o19‟40”N
Lƣu vực sông Hoàng Long gồm địa giới tỉnh Hòa Bình và Ninh Bình. Diện tích
thuộc Hoà Bình khoảng 1.000 km2 (chiếm 66% diện tích toàn lƣu vực), phần còn lại
khoảng 515 km2 thuộc Ninh Bình bao gồm địa phận các huyện Nho Quan, Gia Viễn,
Hoa Lƣ và một phần thành phố Ninh Bình. Phía Bắc giáp lƣu vực sông Đà, phía Đông

giáp hạ lƣu sông Đáy, phía Nam và Tây giáp lƣu vực sông Mã.
1.2.2 Đặc điểm địa hình lƣu vực sông Hoàng Long
Địa hình lƣu vực sông Hoàng Long có xu thế dốc theo hƣớng Tây Bắc Đông Nam. Địa hình thay đổi khá phức tạp, thƣợng nguồn là vùng núi với độ cao bình
quân trên 300 m, ngọn núi cao nhất núi Hèo cao 1.025 m và núi Thời cao 1.195 m. Địa
hình thấp dần từ Bắc xuống Nam bị chia cắt mạnh bởi những dãy núi đá vôi có độ cao
100 ÷ 200 m và nhiều sông suối nhỏ. Điều này đã gây ra cho địa hình xen lẫn vùng núi
cao, vùng bán sơn địa và đồng bằng có các cánh đồng nhỏ thấp độ cao bình quân chỉ
còn khoảng trên dƣới 10 m. Nhƣ vậy địa hình lƣu vực sông Hoàng Long không có
vùng chuyển tiếp mà từ vùng núi cao trên thƣợng lƣu chuyển ngay xuống đồng bằng
thấp dƣới hạ lƣu (Bảng 1.2).


12
Bảng 1.2: Một số đặc trưng lưu vực sông Hoàng Long
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

Đặc trƣng địa hình
Diện tích lƣu vực sông

Chiều dài sông
Độ rộng bình quân lƣu vực
Độ cao bình quân lƣu vực
Độ cao phía thƣợng nguồn
Độ cao dƣới hạ lƣu
Độ dốc bình quân lƣu vực
Mật độ mạng lƣới sông
Hệ số phát triển đƣờng phân nƣớc
Hệ số hình dạng
Hệ số đối xứng
Hệ số uốn khúc

Trị số

Đơn vị

1515
125
15,5
173
≥300
10-12
9,6
0,81
1,97
0,16
-0,44
1,60

Km²

Km
Km
m
m
m
‰
Km/km²

Hình 1.1: Bản đồ lưu vực sông Hoàng Long


13
1.2.3 Đặc điểm địa chất, thổ nhƣỡng và thảm phủ thực vật
a, Đặc điểm địa chất
Địa chất khu vực khá phức tạp, chủ yếu trầm tích có 3 hệ chính: hệ Triát hệ
Neogen và hệ Đệ Tứ.
- Hệ Triat với đá vôi xuất hiện trên diện rộng cả ở khu vực đồng bằng và hầu
hết khu vực bán sơn địa, đồi núi. Trong khu vực đá vôi thƣờng có nhiều hang nƣớc,
mỏ nƣớc, nguồn sinh thủy và mất nƣớc khó xác định. Việc tính toán thủy văn, phƣơng
án và kết cấu công trình sẽ gặp nhiều khó khăn.
- Hệ Neogen hệ tầng Hang Mon, lộ ra một diện nhỏ khoảng vài km2 mặt cắt hệ
tầng gồm 2 phần:
+ Phần dƣới gồm cuội kết, cát kết, dày 100 m
+ Phần trên chủ yếu là bột kết xen cát kết và sét vôi dày 100 – 150 m, chứa 4
vỉa than dạng thấu kính có bề dày 0,1 đến 2,5 m.
- Hệ Đệ Tứ bao gồm các hệ trầm tích, phân bố trên toàn tỉnh Ninh Bình, việc
xây dựng công trình cần phải xem xét, xử lý nhất là vùng trầm tích ven biển do ổn
định kém, mất nƣớc lớn (do đất pha cát và đất cát) [2].
b, Đặc điểm thổ nhƣỡng
- Đất Feralitic trên các loại đá vôi sa phiến thạch ở thƣợng lƣu sông thành phần

chính là CaCO3 và cặn sét đất có cấu tƣợng hạt chắc, các chất dinh dƣỡng biến đổi
phức tạp theo địa hình. Nói chung là tốt nhƣng phần dƣới là đá vôi nên mất nƣớc
thích hợp với cây trồng cạn nhƣ ngô đậu lạc và thích với cây cần ít nƣớc và chịu hạn.
- Đất các khu vực đồng chiêm trũng thƣờng là đất thịt nhẹ đến trung bình có
một số nơi đất thịt nặng, phần lớn là loại đất chua, ngay trên lớp mặt. Đƣợc phân bố ở
huyện Nho Quan, Yên Mô và một số xã huyện Gia Viễn, đất loại này có nhiều sắt hàm
lƣợng canxi- mage từ 5÷6 mg/100g đất có thể trồng hai vụ lúa tốt khi hệ thống tƣới
tiêu đảm bảo và nguồn nƣớc ngọt dồi dào [4].
c, Đặc điểm thảm phủ thực vật
Thảm phủ thực vật của lƣu vực có diện tích lớn trên 80% chủ yếu là các vùng
cây bụi sống trên những bờ dốc của những dãy núi đá vôi, rừng cây lâu năm chiếm tỷ
lệ thấp hơn. Do có điều kiện tiểu khí hậu khu vực khá phù hợp với điều kiện phát triển
của cây trồng nên thảm phủ thực vật khá phong phú và phát triển tốt. Thảm phủ thực
vật ở đây thuộc kiểu rừng kín thƣờng xanh mƣa ẩm nhiệt đới trên núi đá vôi.Những