Xây dựng bộ công cụ dự báo tài nguyên nước mặt cho lưu vực sông ba

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

Chu Nguyễn Ngọc Sơn

XÂY DỰNG BỘ CÔNG CỤ DỰ BÁO TÀI NGUYÊN NƯỚC
MẶT CHO LƯU VỰC SÔNG BA

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, NĂM 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

Chu Nguyễn Ngọc Sơn

XÂY DỰNG BỘ CÔNG CỤ DỰ BÁO TÀI NGUYÊN NƯỚC
MẶT CHO LƯU VỰC SÔNG BA

Chuyên ngành: Thủy văn học
Mã số: 60.44.02.25

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1. TS. Lương Hữu Dũng

2. PGS. TS. Ngô Lê Long

HÀ NỘI, NĂM 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả.
Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao
chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các
nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo
đúng quy định.
Tác giả luận văn

Chu Nguyễn Ngọc Sơn


LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian học tập và nghiên cứu, luận văn thạc sỹ “Xây dựng bộ công
cụ dự báo tài nguyên nước mặt cho lưu vực sông Ba” đã hoàn thành. Luận văn
được thực hiện với mục đích áp dụng phương pháp thống kê và phương pháp mô
hình toán để lập cơ sở cho việc dự báo tài nguyên nước mặt trên lưu vực sông Ba.
Để có được kết quả này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn TS. Lương Hữu
Dũng và PGS. TS. Ngô Lê Long đã tận tình chỉ dẫn và đóng góp ý kiến trong suốt
quá trình thực hiện luận văn.
Tác giả cũng xin trân trọng cảm ơn Trung tâm nghiên cứu Thủy văn và Hải
văn cũng như Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi Khí hậu, nơi tác
giả công tác đã tạo mọi điều kiện để tác giả có thể hoàn thành luận văn.
Xin trân trọng cám ơn toàn thể các thầy, cô tại phòng Đào tạo Đại học và
Sau đại học, Khoa Thủy văn và Tài nguyên nước đã giảng dạy cũng như đóng góp
ý kiến cho tác giá trong thời gian học tập và thực hiện luận văn.

Trong quá trình thực hiện luận văn, do kiến thức còn hạn chế do đó khó
tránh khỏi được những sai sót. Vì vậy tác giả rất mong tiếp tục nhận được sự chỉ
bảo, giúp đỡ của các thầy cô để hoàn thiện luận văn được hoàn thiện.


MỤC LỤC
MỤC LỤC ............................................................................................................. i
DANH MỤC HÌNH ẢNH .................................................................................. iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................. v
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................... ix
MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DỰ BÁO TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT ..... 4
1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới ............................................ 4
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu ở Việt Nam ............................................ 7
1.3. Điều kiện địa lý tự nhiên lưu vực sông Ba ............................................... 10
1.3.1. Vị trí địa lý ........................................................................................ 10
1.3.2. Đặc điểm địa hình ............................................................................. 11
1.3.3. Mạng lưới sông ngòi ......................................................................... 12
1.3.4. Đặc điểm khí tượng thủy văn ............................................................ 14
1.4. Hệ thống hồ chứa trên lưu vực ................................................................. 26
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO TÀI NGUYÊN NƯỚC TRÊN LƯU
VỰC SÔNG BA ................................................................................................. 28
2.1. Các phương pháp chung ........................................................................... 28
2.2. Sơ đồ khối phương pháp dự báo tài nguyên nước ................................... 28
2.3. Mô hình dự báo đặc trưng dòng chảy ...................................................... 30
2.3.1. Giới thiệu mô hình ANN ................................................................... 30
2.3.2. Giới thiệu về mô hình MIKE-NAM.................................................. 31
2.4. Mô hình diễn toán dòng chảy và vận hành hồ ......................................... 35
2.4.1. Giới thiệu mô hình MIKE 11 ............................................................ 35
2.4.2. Giới thiệu mô hình MIKE BASIN .................................................... 36

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH DỰ BÁO TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT
LƯU VỰC SÔNG BA ....................................................................................... 38
3.1. Thiết lập mô hình ANN............................................................................ 38
3.1.1. Các bước chính trong xây dựng mô hình ANN ................................ 38
3.1.2. Dữ liệu đầu vào mô hình ................................................................... 39
3.1.3. Hiệu chỉnh kiểm định mô hình ANN tại trạm An Khê trên lưu vực sông
Ba................................................................................................................. 40
3.2. Thiết lập mô hình thủy văn mô phỏng dòng chảy ................................... 44
i


3.2.1. Thiết lập mô hình MIKE – NAM cho lưu vực sông Ba ................... 44
3.2.2. Hiệu chỉnh kiểm định mô hình MIKE-NAM .................................... 46
3.3. Thiết lập mô hình MIKE Basin cho lưu vực sông Ba .............................. 51
3.3.1. Các bước tính toán và các thông tin số liệu sử dụng trong tính toán 51
3.3.2. Hiệu chỉnh kiểm định mô hình Mike Basin ...................................... 52
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ DỰ BÁO THỬ NGHIỆM ...................................... 54
4.1. Kết quả dự báo dòng chảy dài hạn ........................................................... 54
4.1.1. Tổng lượng dòng chảy tháng đến trạm An Khê ................................ 54
4.1.2. Tổng lượng dòng chảy tháng đến trạm Củng sơn ............................. 58
4.1.3. Đánh giá kết quả dự báo dòng chảy dài hạn ..................................... 62
4.2. Kết quả dự báo dòng chảy trung hạn 5 ngày ............................................ 63
4.2.1. Kết quả dự báo mùa cạn trượt 5, 10 ngày ......................................... 63
4.2.2. Kết quả dự báo mùa lũ trượt 5 ngày.................................................. 66
4.2.3. Đánh giá kết quả dự báo trung hạn ................................................... 72
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 87
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 88

ii

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1-1. Bản đồ hành chính lưu vực sông Ba ................................................... 11
Hình 1-2. Bản đồ mạng lưới sông ngòi lưu vực sông Ba.................................... 13
Hình 1-3. Mạng lưới trạm KTTV lưu vực sông Ba ............................................ 21
Hình 2-1. Sơ đồ dự báo tài nguyên nước sông Ba .............................................. 30
Hình 2-2. Cấu tạo của mạng trí tuệ nhân tạo (Nguồn: )
............................................................................................................................. 31
Hình 2-3. Cấu trúc mô hình NAM ...................................................................... 33
Hình 2-4. Khái niệm của MIKE BASIN về lập mô hình phân bổ nước ............. 37
Hình 3-1. Tương quan dòng chảy mùa lũ tại trạm An Khê từ mạng thần kinh ANN
............................................................................................................................. 41
Hình 3-2. Đường quá trình dòng chảy mùa lũ thực đo và tính toán tại trạm An Khê
............................................................................................................................. 41
Hình 3-3. Bảng tính tương quan giữa các nhân tố với dòng chảy mùa cạn đến trạm
An Khê ................................................................................................................ 42
Hình 3-4. Tương quan dòng chảy mùa cạn trạm An Khê từ mạng thần kinh ANN
............................................................................................................................. 43
Hình 3-5. Đường quá trình dòng chảy mùa cạn thực đo và tính toán tại trạm An
Khê ...................................................................................................................... 44
Hình 3-6. Sơ đồ phân chia các tiểu lưu vực trên lưu vực sông Ba ..................... 45
Hình 3-7. Kết quả hiệu chỉnh tại trạm An Khê ................................................... 46
Hình 3-8. Kết quả hiệu chỉnh tại trạm Ayun Hạ ................................................. 47
Hình 3-9. Kết quả hiệu chỉnh tại trạm Củng Sơn ................................................ 48
Hình 3-10. Kết quả kiểm định tại trạm An Khê .................................................. 49
Hình 3-11. Kết quả kiểm định tại trạm Ayun Hạ ................................................ 50
Hình 3-12. Kết quả kiểm định tại trạm Củng Sơn .............................................. 50
Hình 3-13. Sơ đồ mô phỏng tính toán Mike Basin trên lưu vực sông Ba........... 52
Hình 3-14. So sánh lưu lượng tính toán và thực đo thời kỳ 1980-2000 ............. 53
Hình 3-15. So sánh lưu lượng tính toán và thực đo thời kỳ 2001-2010 ............. 53

Hình 4-1. Diễn biến tổng lượng nước tại trạm An Khê ...................................... 56
Hình 4-2. Diễn biến tổng lượng nước tại trạm Củng Sơn ................................... 60
Hình 4-3. Đánh giá kết quả dự báo dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn An Khê
từ ngày 18/4 ......................................................................................................... 73
iii


Hình 4-4. Đánh giá kết quả dự báo dòng chảy đến trạm thủy văn An Khê từ ngày
23/4 ...................................................................................................................... 74
Hình 4-5. Đánh giá kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn An Khê từ ngày
28/4 ...................................................................................................................... 75
Hình 4-6. Đánh giá kết quả dự báo dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn Củng
Sơn từ ngày 18/4 ................................................................................................. 76
Hình 4-7: Đánh giá kết quả dự báo tổng lượng đến đến trạm thủy văn Củng Sơn
từ ngày 23/4 ......................................................................................................... 77
Hình 4-8. Đánh giá kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn Củng Sơn từ
ngày 28/4 ............................................................................................................. 78
Hình 4-9. Đánh giá kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn An Khê từ ngày
1/10 ...................................................................................................................... 79
Hình 4-10: Đánh giá kết quả dự báo dòng chảy Đến dòng chảy đến trạm thủy văn
An Khê từ ngày 6/10 ........................................................................................... 80
Hình 4-11: Đánh giá kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn An Khê từ ngày
11/10 .................................................................................................................... 81
Hình 4-12: Đánh giá kết quả dự báo dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn An Khê
từ ngày 16/10 ....................................................................................................... 82
Hình 4-13. Đánh giá kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn An Khê từ ngày
21/10 .................................................................................................................... 83
Hình 4-14. Đánh giá kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn Củng Sơn từ
ngày 1/10 ............................................................................................................. 84
Hình 4-15. Đánh giá kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn Củng Sơn từ

ngày 7/10 ............................................................................................................. 85
Hình 4-16. Đánh giá kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn Củng Sơn từ
ngày 12/10 ........................................................................................................... 86
Hình 4-17. Đánh giá kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn Củng Sơn từ
ngày 17/10 ........................................................................................................... 86

iv


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1-1. Đặc trưng hình thái lưu vực sông Ba và các sông nhánh ................... 13
Bảng 1-2. Lượng bức xạ tổng cộng thực tế (Kcal/cm2) ...................................... 15
Bảng 1-3. Số giờ nắng trung bình tháng và năm................................................. 15
Bảng 1-4. Nhiệt độ trung bình tháng và năm (0C) .............................................. 15
Bảng 1-5. Độ ẩm tương đối trung bình tháng, năm của không khí (%) ............ 16
Bảng 1-6. Tổng lượng bốc hơi trung bình tháng ................................................. 18
Bảng 1-7. Bảng đặc trưng tốc độ gió .................................................................. 18
Bảng 1-8. Lưới trạm khí tượng và đo mưa trên lưu vực sông Ba ....................... 18
Bảng 1-9. Các trạm thuỷ văn lưu vực sông Ba và vùng lân cận ........................ 21
Bảng 1-10. Lượng dòng chảy năm trung bình nhiều năm tại các trạm thủy văn 22
Bảng 1-11. Lưu lượng nước trung bình tháng, năm tại các trạm thủy văn (m3/s)
............................................................................................................................. 23
Bảng 1-12. Lưu lượng lũ lớn nhất ứng với tần suất thiết kế tại các trạm thủy văn
(theo số liệu thực đo) ........................................................................................... 25
Bảng 1-13. Mô đun kiệt theo số liệu quan trắc tại các trạm thủy văn Mmin
(l/s.km2) ............................................................................................................... 25
Bảng 1-14. Đặc trưng thống kê đường tần suất Qngàymin ................................ 26
Bảng 1-15. Kết quả điều tra kiệt tại một số sông suối trên sông nhánh và dòng
chính sông Ba ...................................................................................................... 26
Bảng 2-1. Bảng thông số của mô hình NAM ...................................................... 34

Bảng 3-1. Các nhân tố khi tượng trong trong dự báo tài nguyên nước .............. 39
Bảng 3-2. Bảng tính tương quan các nhân tố với dòng chảy mùa lũ đến trạm An
Khê ...................................................................................................................... 40
Bảng 3-3. Kết quả kiểm định dòng chảy mùa lũ tại trạm An Khê từ năm 2011 –
2015 ..................................................................................................................... 42
Bảng 3-4. Kết quả kiểm định dòng chảy mùa cạn tại trạm ................................. 44
Bảng 3-5. Tổng hợp kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình NAM ............... 51
Bảng 4-1 – Kết quả dự báo tổng lượng tại trạm An Khê tháng 11/2017 ............ 54
Bảng 4-2 – Kết quả dự báo tổng lượng tại trạm An Khê tháng 12/2017 ............ 54
Bảng 4-3 – Kết quả dự báo tổng lượng tại trạm An Khê tháng 1/2018 .............. 54
Bảng 4-4 – Kết quả dự báo tổng lượng tại trạm An Khê tháng 2/2018 .............. 54
Bảng 4-5 – Kết quả dự báo tổng lượng tại trạm An Khê tháng 3/2018 .............. 54
v


Bảng 4-6 – Kết quả dự báo tổng lượng tại trạm An Khê tháng 4/2018 .............. 55
Bảng 4-7 – Kết quả dự báo tổng lượng tại trạm An Khê tháng 5/2018 .............. 55
Bảng 4-8 – Kết quả dự báo tổng lượng tại trạm An Khê tháng 6/2018 .............. 55
Bảng 4-9 – Kết quả dự báo tổng lượng tại trạm An Khê tháng 7/2018 .............. 55
Bảng 4-10 – Kết quả dự báo tổng lượng tại trạm An Khê mùa lũ ...................... 55
Bảng 4-11 – Kết quả dự báo tổng lượng tại trạm An Khê mùa cạn ................... 55
Bảng 4-12. Dữ liệu đầu vào dự báo tại trạm An Khê ......................................... 57
Bảng 4-13 – Kết quả dự báo tổng lượng tại trạm Củng Sơn tháng 11/2017 ...... 58
Bảng 4-14 – Kết quả dự báo tổng lượng tại trạm Củng Sơn tháng 12/2017 ...... 58
Bảng 4-15 – Kết quả dự báo tổng lượng tại trạm Củng Sơn tháng 1/2018 ........ 58
Bảng 4-16 – Kết quả dự báo tổng lượng tại trạm Củng Sơn tháng 2/2018 ........ 58
Bảng 4-17 – Kết quả dự báo tổng lượng tại trạm Củng Sơn tháng 3/2018 ........ 58
Bảng 4-18 – Kết quả dự báo tổng lượng tại trạm Củng Sơn tháng 4/2018 ........ 58
Bảng 4-19 – Kết quả dự báo tổng lượng tại trạm Củng Sơn tháng 5/2018 ........ 59
Bảng 4-20 – Kết quả dự báo tổng lượng tại trạm Củng Sơn tháng 6/2018 ........ 59

Bảng 4-21 – Kết quả dự báo tổng lượng tại trạm Củng Sơn tháng 7/2018 ........ 59
Bảng 4-22 – Kết quả dự báo tổng lượng tại trạm Củng Sơn tháng 8/2018 ........ 59
Bảng 4-23 – Kết quả dự báo tổng lượng tại trạm Củng Sơn mùa lũ .................. 59
Bảng 4-24 – Kết quả dự báo tổng lượng tại trạm Củng Sơn mùa cạn ................ 59
Bảng 4-25. Dữ liệu đầu vào dự báo trạm Củng Sơn ........................................... 61
Bảng 4-26. Kết quả đánh giá sai số dự báo thử nghiệm tổng lượng tháng trạm An
Khê ...................................................................................................................... 62
Bảng 4-27. Kết quả đánh giá sai số dự báo thử nghiệm tổng lượng tháng Trạm
Củng Sơn ............................................................................................................. 62
Bảng 4-28. Kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn An Khê từ ngày 18/4
............................................................................................................................. 63
Bảng 4-29. Kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn An Khê từ ngày 23/4
............................................................................................................................. 64
Bảng 4-30. Kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn An Khê từ ngày 28/4
............................................................................................................................. 64
Bảng 4-31. Kết quả dự báo tổng lượng trạm thủy văn Củng Sơn từ ngày 18/4 . 65
Bảng 4-32. Kết quả dự báo tổng lượng trạm thủy văn Củng Sơn từ ngày 23/4 . 65
Bảng 4-33. Kết quả dự báo tổng lượng trạm thủy văn Củng Sơn từ ngày 28/4 . 66
vi


Bảng 4-34. Kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn An Khê từ ngày 1/10
............................................................................................................................. 67
Bảng 4-35. Kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn An Khê từ ngày 6/10
............................................................................................................................. 67
Bảng 4-36: Kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn An Khê từ ngày 11/10
............................................................................................................................. 68
Bảng 4-37: Kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn An Khê từ ngày 16/10
............................................................................................................................. 68
Bảng 4-38: Kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn An Khê từ ngày 21/10

............................................................................................................................. 69
Bảng 4-39: Kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn An Khê từ ngày 26/10
............................................................................................................................. 69
Bảng 4-40. Kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn Củng Sơn từ ngày 1/10
............................................................................................................................. 70
Bảng 4-41: Kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn Củng Sơn từ ngày 6/10
............................................................................................................................. 70
Bảng 4-42: Kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn Củng Sơn từ ngày 11/10
............................................................................................................................. 71
Bảng 4-43: Kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn Củng Sơn từ ngày 16/10
............................................................................................................................. 71
Bảng 4-44. Đánh giá kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn An Khê từ
ngày 18/4 ............................................................................................................. 72
Bảng 4-45. Đánh giá kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn An Khê từ
ngày 23/4 ............................................................................................................. 73
Bảng 4-46. Đánh giá kết quả dự báo dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn An Khê
từ ngày 28/4 ......................................................................................................... 74
Bảng 4-47. Đánh giá kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn Củng Sơn từ
ngày 18/4 ............................................................................................................. 75
Bảng 4-48. Đánh giá kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn Củng Sơn từ
ngày 23/4 ............................................................................................................. 76
Bảng 4-49: Đánh giá kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn Củng Sơn từ
ngày 28/4 ............................................................................................................. 77
Bảng 4-50. Đánh giá kết quả dự báo dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn An Khê
từ ngày 1/10 ......................................................................................................... 78
vii


Bảng 4-51: Đánh giá kết quả dự báo dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn An Khê
từ ngày 6/10 ......................................................................................................... 79

Bảng 4-52: Đánh giá kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn An Khê từ
ngày 11/10 ........................................................................................................... 80
Bảng 4-53: Đánh giá kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn An Khê từ
ngày 16/10 ........................................................................................................... 81
Bảng 4-54: Đánh giá kết quả dự báo dòng chảy Đến dòng chảy đến trạm thủy văn
An Khê từ ngày 21/10 ......................................................................................... 82
Bảng 4-55. Đánh giá kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn Củng Sơn từ
ngày 1/10 ............................................................................................................. 83
Bảng 4-56. Đánh giá kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn Củng Sơn từ
ngày 7/10 ............................................................................................................. 84
Bảng 4-57. Đánh giá kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn Củng Sơn từ
ngày 12/10 ........................................................................................................... 85
Bảng 4-58. Đánh giá kết quả dự báo tổng lượng đến trạm thủy văn Củng Sơn từ
ngày 17/10 ........................................................................................................... 86

viii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Ý nghĩa

TTDBTU

Trung tâm dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương

VLTK

Vật lý thống kê

KTTV

Khí tượng thủy văn

DHI

Viện thủy lực Đan Mạch

ix


MỞ ĐẦU
I. TÍNH CẤP THIẾT
Tài nguyên nước đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình phát triển
kinh tế - xã hội của mỗi quốc gia, nhất là trong thời kỳ công nghiệp hóa và hiện
đại hóa như nước ta hiện nay. Mặc dù là tài nguyên có thể tái tạo, song tài nguyên
nước của mỗi quốc gia vẫn chỉ là hữu hạn, trong khi nhu cầu sử dụng nước của
các ngành kinh tế - xã hội không ngừng gia tăng, tình trạng khai thác quá mức
đang làm cho tài nguyên nước ở nhiều lưu vực sông của nước ta đứng trước nguy
cơ suy thoái, cạn kiệt. Tình trạng đó cũng là nguyên nhân tiềm ẩn các mâu thuẫn
về lợi ích trong khai thác sử dụng tài nguyên nước giữa các hộ, ngành dùng nước,
giữa thượng lưu và hạ lưu…
Dự báo tài nguyên nước có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong công tác quản
lý và quy hoạch tài nguyên nước, thể hiện mối liên quan chặt chẽ giữa các yếu tố
khí tượng, khí hậu và thủy văn. Đánh giá và xác định tài nguyên nước hiện tại và
tương lai đã trở thành vấn đề quan trọng trong quản lý tổng hợp tài nguyên nước.
Trong nhiều năm qua, được sự quan tâm của Đảng và nhà nước, công tác dự báo
thủy văn phục vụ phòng chống lũ lụt, hạn hán đã được tổ chức thực hiện trên hầu
hết các hệ thống sông lớn của nước ta và đã có những đóng góp quan trọng cho

sự nghiệp phát triển kinh tế - xã hội. Từ những năm 1980, công tác dự báo thủy
văn phục vụ chuyên ngành được nhà nước, cho phép thực hiện trong khuôn khổ
các Hợp đồng kinh tế giữa Ngành Khí tượng Thủy văn và các ngành sử dụng
thông tin dự báo có liên quan đã cho thấy hiệu quả kinh tế trong sử dụng thông tin
liên quan đến tài nguyên nước mặt.
Hiện nay, vấn đề dự báo tài nguyên nước đã được quan tâm ở nhiều quốc
gia trên thế giới như Mỹ, Nhật, Trung Quốc… Đặc biệt, tại quốc gia phát triển về
khí tượng thủy văn như Mỹ, các thông tin dự báo tài nguyên nước, cảnh báo hạn
hán tại các lưu vực sông trên toàn quốc được cập nhật thường xuyên và đưa lên
các website của Trung tâm Dự báo Khí tượng Quốc gia, thuộc Cục Quản lý khí
quyển và Đại Dương Hoa Kỳ- NOAA. Ở Việt Nam, trong những năm gần đây,
vấn đề này rất được quan tâm bởi đòi hỏi phải đảm bảo an ninh nguồn nước cho
sự phát triển về kinh tế-xã hội của các vùng và tỉnh, thành phố.
Ở Việt Nam từ những năm 1960 đã tiến hành những nghiên cứu xác định
tổng lượng nước, dự báo thủy văn. Đến nay vấn đề dự báo thủy văn, tài nguyên
nước ngày càng trở thành nhu cầu cấp thiết, nhất là khi trên các lưu vực sông hình
thức khai thác là đa dạng, thay đổi thường xuyên, nhiều hồ chứa và công trình
chuyển nước được xây dựng, nhiều mâu thuẫn trong sử dụng nước nảy sinh.
1


Ngày 13/10/2011, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành quyết định số
1879/QĐ-TTg phê duyệt danh mục các hồ chứa thủy điện, thủy lợi trên các lưu
vực sông phải xây dựng quy trình vận hành liên hồ chứa. Theo đó, có 61 hồ chứa
thủy lợi, thủy điện lớn quan trọng trên 11 lưu vực sông phải xây dựng và vận hành
theo quy trình vận hành liên hồ chứa. Trong đó, khu vực miền Trung Tây Nguyên
có 07 hệ thống sông phải xây dựng là (1) sông Hương; (2) sông Vu Gia-Thu Bồn;
(3) sông Trà Khúc; (4) sông Kôn-Hà Thanh; (5) sông Ba, (6) sông Sê San; (7)
sông Srêpôk. Bộ Tài nguyên và Môi trường đã xây dựng các Quy trình vận hành
trên các lưu vực sông và được Thủ tướng Chính phủ đã ban hành đủ 07 quy trình

vận hành liên hồ chứa này. Hiện nay các Quy trình đã được các hồ áp dụng trong
việc giảm lũ và cấp nước mùa cạn. Thực tế, việc dự báo tài nguyên nước vẫn còn
nhiều hạn chế gây khó khăn, lúng túng cho việc lên kế hoạch sử dụng nước của
các ngành, làm giảm hiệu quả sử dụng nước và ảnh hưởng đến phát triển kinh tế
xã hội nói chung.
Nam Trung Bộ và Tây Nguyên là 2 vùng có nhiều hồ chứa thủy lợi, thủy
điện, vì thế tại hầu hết các con sông lớn thuộc vùng đã bị điều tiết bởi các hồ. Hình
thức sử dụng nước tại các vùng này rất đa dạng, bao gồm dân sinh, nông nghiệp,
công nghiệp, dịch vụ; Hệ thống cấp nước với nhiều loại hình khác nhau như các
đập dâng (Thạch Nham ở Quảng Ngãi; Đập Văn Phong, Thạch Đề, Thạch Hòa ở
Bình Định; Đồng Cam ở Phú Yên...), các hồ chứa có cả thủy lợi, thủy điện (nhiều
công trình chuyển nước sang lưu vực khác như hồ An Khê, Ayun Hạ và sông Hinh
trên sông Ba, hồ ĐakMi trên sông Vu Gia...). Trong các lưu vực trên, lưu vực sông
Ba chuyển nước sang sông Kôn và là lưu vực có tương đối đầy đủ các loại hình
sử dụng và khai thác nguồn nước (Hồ thủy điện, hồ thủy lợi, đập dâng, chuyển
nước trong và ngoài lưu vực và các hộ dùng nước nông nghiệp, sinh hoạt, thủy
điện, công nghiệp, dịch vụ ở cả thượng và hạ du). Nhu cầu sử dụng trên lưu vực
phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nước cấp từ các hồ. Vì thế vấn đề dự báo thủy văn
và tài nguyên nước lại càng trở nên cần thiết để lập kế hoạch sử dụng nước nhằm
khai thác hiệu quả nguồn nước.
Chính vì vậy, luận văn “Xây dựng bộ công cụ dự báo tài nguyên nước mặt
cho lưu vực sông Ba” là rất cần thiết. Nghiên cứu này sẽ hữu ích và thiết thực
nhằm đưa ra những dự báo về tài nguyên nước phục vụ lập kế hoạch sử dụng
nước, điều hành hợp lý hệ thống hồ chứa và giải quyết các mâu thuẫn ngày càng
gay gắt giữa phát điện và cấp nước trong mùa cạn, giữa phòng lũ và tích nước
cuối mùa lũ và giúp các nhà quản lý hiệu quả nguồn nước và đưa ra những chính
sách dài hạn phân phối nguồn nước hợp lý của các lưu vực sông.

2

II. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Dự báo tài nguyên nước mặt cho lưu vực sông Ba.
III. PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Phạm vi nghiên cứu: Lưu vực sông Ba thuộc 4 tỉnh: Kon Tum, Gia Lai,
Đắc Lắc và Phú Yên ở Nam Trung Bộ và Tây Nguyên.


Đối tượng nghiên cứu: Dự báo tài nguyên nước mặt tại các lưu vực
sông: thượng nguồn sông Ba, Iayun, Krông H‘năng, Sông Hinh và các khu giữa
trên lưu vực sông Ba.


IV. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Cách tiếp cận
 Tiếp cận kế thừa: Kế thừa bộ số liệu khí tượng thủy văn, tài nguyên nước

vầ các kết quả đã nghiên cứu trước đây.
 Phân

tích.

Phương pháp nghiên cứu
 Phương

pháp thống kê và xử lý số liệu: phương pháp này được sử dụng
trong việc xử lý các tài liệu về địa hình, khí tượng thủy văn, thủy lực phục vụ cho
tính toán và dự báo.
 Phương pháp mô hình toán:

Mô hình toán là một công cụ mạnh, dựa trên
các phương trình mô tả sự tác động của các yếu tố tự nhiên đến mực nước, lưu
lượng, mô hình có thể đánh giá được diễn biến nguồn nước đến các hồ, đánh giá
thay đổi mực nước trong sông. Trong đề tài đã sử dụng các mô hình thủy văn
NAM, MikeBasin và mô hình thủy lực Mike11 để mô phỏng đánh giá và dự báo
ngắn hạn nguồn nước trên lưu vực sông Ba. Mô hình mạng thần kinh nhân tạo
ANN được ứng dụng để dự báo đặc trưng lưu lượng/tổng lượng tháng, mùa tại
các vị trí trạm thủy văn.

3


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DỰ BÁO TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT
1.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI
Việc xác định và dự báo tài nguyên nước mặt theo tháng, mùa, năm để phân
bổ, chia sẻ nguồn nước là một bài toán phức tạp, thể hiện mối liên quan chặt chẽ
giữa các yếu tố khí tượng, khí hậu, khai thác sử dụng tài nguyên nước mặt với
nguồn nước mặt.
Xác định số lượng nước mặt của lưu vực sông bao gồm hai hợp phần: điều
tra, đo đạc và tính toán xác định các đặc trưng tài nguyên nước. Các trị số đặc
trưng thể hiện tài nguyên nước sông trên lưu vực gồm có: trị số trung bình năm,
tháng và mùa, các trị số lớn nhất, nhỏ nhất, tần suất dòng chảy theo mùa lũ, mùa
cạn…
Các phương pháp xác định tài nguyên nước mặt được dùng phổ biến trên
thế giới hiện nay gồm: nhóm phương pháp dựa trên định luật bảo toàn vật chất,
phương pháp tương tự, phương pháp thống kê và xây dựng tương quan, phương
pháp ứng dụng mô hình toán.
Các phương pháp tính toán và dự báo tài nguyên nước trong sông được
phân chia thành hai nhóm: Thống kê và phương pháp mô hình.
Phương pháp thống kê:

+ Phương pháp tương tự:
- Phương pháp bản đồ và nội suy địa lý (thường được dùng cho những vùng
có số liệu đo đạc không đầy đủ): phương pháp này dựa trên giả thiết, các đặc trưng
dòng chảy thay đổi từ từ theo vùng lãnh thổ và tuân theo quy luật địa đới. Do đó
có thể thiết lập các bản đồ đẳng trị từ dữ liệu một số trạm quan trắc, để xác định
tiềm năng nguồn nước của lưu vực.
- Phương pháp tương tự thủy văn: Phương pháp này dựa trên giả thiết dòng
chảy là sản phẩm của khí hậu và chịu sự tác động của điều kiện địa lý tự nhiên với
các lưu vực tương tự thì dòng chảy của chúng cũng tương tự, có thể tính được
tiềm năng dòng chảy mặt của lưu vực .
+ Phương pháp xây dựng phương trình tương quan và thống kê:
Phương pháp phân tích tương quan: Xây dựng mối quan hệ đa biến giữa
tiềm năng dòng chảy mặt (tổng lượng nước, các giá trị cực trị của nguồn nước…)
với các nhân tố khí hậu (mưa, bốc hơi, độ ẩm, nhiệt độ…) và mặt đệm ảnh hưởng
tới dòng chảy sông ngòi trên lưu vực.
+ Phương pháp xác suất thống kê: Cơ sở của phương pháp này dựa trên
tính chất ngẫu nhiên của các đại lượng tài nguyên nước. Mức độ định lượng của
4


chúng theo không gian và thời gian tuân theo các quy luật ngẫu nhiên. Vận dụng
phương pháp thống kê xác định mối quan hệ, đánh giá sự xuất hiện cũng như tần
suất xuất hiện và sự biến động của tiềm năng tài nguyên nước (tổng lượng nước,
các giá trị cực trị của nguồn nước…) theo không gian và thời gian qua các tham
số thống kê cơ bản.
Phương pháp mô hình:
Từ những năm 1960 của thế kỷ XX, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của
công nghệ thông tin, các mô hình thống kê phân tích chuỗi theo thời gian, các mô
hình thủy văn tính toán dòng chảy từ mưa, mô hình diễn toán dòng chảy trong
sông, mô hình điều tiết hồ chứa và tính toán cân bằng nước phát triển rất mạnh.

Việc ứng dụng các mô hình để khôi phục lại dòng chảy trên lưu vực, tính toán
dòng chảy tại những vùng không có số liệu quan trắc và kéo dài số liệu đã trở nên
phổ biến. Nhiều mô hình mô phỏng tính toán cân bằng nước, các khung hỗ trợ
quản lý tổng hợp và dự báo tiềm năng nguồn nước đã được đầu tư nghiên cứu và
áp dụng cho các lưu vực sông lớn trên thế giới như Hoàng Hà, Trường Giang
(Trung Quốc), sông Missisipi, Colorado, Missouri (Mỹ)…
Công trình “Đánh giá tài nguyên nước và nguồn nước trên thế giới”
(Assessment of water resources and water availability in the world) thuộc chương
trình “Đánh giá toàn diện về các nguồn tài nguyên nước ngọt trên thế giới”
(Comprehensive assessment of the fresh water resources in the world) do giáo sư
I.A.Shiklomanov, Viện Thủy văn Liên bang Nga thực hiện năm 1997. Dựa trên
số liệu của 2400 trạm quan trắc Khí tượng Thủy văn toàn thế giới với thời gian
quan trắc từ 5 đến 178 năm, tác giả đã đưa ra đánh giá về tổng lượng nước trên
trái đất, hệ số biến động cũng như số lượng nước sẵn có trên các lục địa. Công
trình cũng đưa ra các dạng phân bố dòng chảy trong năm, xu thế biến đổi của tổng
lượng tài nguyên nước theo chu kỳ nhiều năm của một số lưu vực điển hình.
Từ năm 1980 đến nay, tại nhiều nước trên thế giới như Mỹ, Pháp, Đan
Mạch, Trung Quốc, Hà Lan trên cơ sở ứng dụng các hệ phương trình thủy động
lực học 1 chiều, 2 chiều, 3 chiều, họ mô hình HEC, các mô hình họ Mike, mô hình
cân bằng nước như MIKE BASIN, MITSIM, các mô hình thủy văn thông số tập
trung như NAM, TANK, mô hình thủy văn thông số phân bố như TOPMDEL
(Mỹ), DIMOSOP (Italia), HBV (Thụy điển), WETSPA (Bỉ), … mô phỏng, tính
toán, dự báo dòng chảy trên hệ thống sông.
Trong những năm 1990, các mô hình thời tiết số trị NWP đã được nghiên
cứu và hoàn thiện, tại các nước như Mỹ, Nhật, Úc, Đức, Italia, Canada và Hàn
Quốc. Trong những năm đầu của thế kỷ XXI trở thành các mô hình dự báo khí
hậu toàn cầu. Kết quả của các mô hình toàn cầu cho phép dự báo dài hạn các yếu
5

tố khí hậu như mưa, nhiệt độ, bốc hơi… trước 10 ngày, 1 tháng, 3 tháng, mùa và
năm. Kết quả phân tích của các mô hình NWP được đưa vào đầu vào các mô hình
thủy văn tính toán dự báo nguồn nước hạn vừa và hạn dài. Các mô hình NWP đưa
ra một phác họa diễn biến khí hậu và tài nguyên nước liên tục từ quá khứ đến hiện
tại và tương lai, mang lại các thông tin hữu ích cho các nhà quản lý và sử dụng
nguồn nước.
Cuối những năm 1990, một công nghệ mới ra đời: Công nghệ viễn thám và
hệ thống thông tin địa lý GIS mang lại sức mạnh mới trong việc thu thập, phân
tích, đánh giá cũng như thể hiện các kết quả phục vụ việc tính toán, kiểm soát và
phân tích tiềm năng nguồn nước trên lãnh thổ. Hệ thống Rađa, Vệ tinh đã và đang
thực sự thay đổi phương thức thu nhận thông tin trong công tác phòng chống bão,
lũ và hạn hán. Phương pháp ứng dụng phân tích các ảnh viễn thám đã giúp cho
việc giám sát và dự báo lượng nước mùa lũ và mùa cạn trước một thời gian dài và
trên diện rộng không giới hạn các biên giới quốc gia. Tiêu biểu cho phương pháp
ứng dụng công nghệ ảnh viễn thám là Dự án “Ứng dụng công nghệ vệ tinh để
giám sát nguồn nước và dự báo dòng chảy trên sông Hoàng Hà” năm 2008 giữa
chính phủ Hà Lan, Bộ Tài nguyên nước Trung Quốc và Ủy ban quản lý lưu vực
sông Hoàng Hà. Dự án đã xây dựng được công nghệ giám sát, dự báo hạn hán và
dòng chảy lũ trên lưu vực sông Hoàng Hà đạt kết quả tốt và hiện nay đang được
tiếp tục triển khai tại một lưu vực sông khác tại Trung Quốc.
Sự phát triển mạnh mẽ của các mô hình toán thủy văn đã đem lại một hướng
mới cho công tác dự báo nguồn nước mặt. Các mô hình phân tích chuỗi thời gian,
phân tích dòng chảy theo tần suất đã được phát triển và ứng dụng cho dự báo dài
hạn nguồn nước, dự báo dòng chảy tháng, năm như mô hình ARIMA, mô hình
Thomas- Fiering. Loại mô hình này được ứng dụng ở nhiều nước trên thế giới,
nhưng do chỉ sử dụng một chuỗi số liệu dòng chảy đủ dài và tự tương quan với
chính nó nên chất lượng thường không cao. Ra đời từ những năm 1940, phát triển
mạnh vào những năm 1990, ứng dụng thành công trong lĩnh vực tài nguyên nước,
mô hình mạng thần kinh nhân tạo ANN đã khắc phục các nhược điểm đó, thực
hiện phân tích chuỗi thời gian và tương quan với nhiều yếu tố tác động tới dòng

chảy được ứng dụng để dự báo dài hạn dòng chảy.
Hiện nay, vấn đề dự báo tài nguyên nước đã được quan tâm ở nhiều quốc
gia trên thế giới. Đặc biệt, tại quốc gia phát triển về tài nguyên nước như Mỹ, các
thông tin dự báo về số lượng tài nguyên nước tại các lưu vực sông trên toàn quốc
được cập nhật thường xuyên và đưa lên các website của Cục Quản lý khí quyển
và Đại Dương Hoa Kỳ- NOAA. Các tính toán phân tích về tài nguyên nước đều
lấy đầu vào là các yếu tố khí hậu từ kết quả dự báo của các mô hình số trị toàn cầu
và dựa trên các phương pháp phân tích dòng chảy theo chuỗi thời gian và phân
6


tích theo tần suất, tính toán ước lượng về sự biến đổi dòng chảy (lớn nhất, nhỏ
nhất, trung bình) tại các hệ thống sông theo chu kỳ 10 ngày, 1 tháng, 3 tháng và
theo mùa.
Hiện tại còn có 3 trung tâm khí hậu lớn trên thế giới IRI (International
Research Institute for Climate and Society), CPC (Climate Prediction Center) và
APCC (APEC Climate Center) đang từng bước tiếp cận, nghiên cứu - ứng dụng
kỹ thuật hạ thấp qui mô thống kê nói trên, phục vụ mục đích dự báo mùa và cũng
đã thu được thành công. Đặc biệt, trong dự án SMIP (Seasonal Prediction Model
Intercomparison Project) của APCC đã cho phép thu thập số liệu dự báo từ 16 mô
hình khí hậu toàn cầu tại những trung tâm khí hậu lớn của các nước trên toàn thế
giới, thời hạn dự báo từ 1 đến 3 tháng giúp thực hiện kỹ thuật MME (Multi Model
Essemble) tổ hợp đa mô hình. APCC cũng đã nhấn mạnh sẽ ủng hộ, giúp đỡ các
nước đang phát triển ở khu vực Đông Nam Á.
1.2. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở VIỆT NAM
Trong lĩnh vực dự báo, công tác dự báo các đặc trưng của tài nguyên nước
tại Việt Nam theo tháng đã được nghiên cứu từ rất sớm. Các phương pháp dự báo
chủ yếu dựa trên các diễn biến lịch sử, phân tích thống kê chuỗi thời gian và các
phương trình hồi quy tương quan dòng chảy với yếu tố khí hậu, ENSO, áp cao
Thái Bình Dương…. Phương pháp mô hình được ứng dụng từ những năm 1990.

Dự báo dòng chảy tháng các trạm chính được thực hiện theo mô hình ARIMA và
phân tích thống kê tương tự theo thời gian phụ thuộc chủ yếu vào kinh nghiệm.
Các nghiên cứu về dự báo khí hậu:
Trung tâm Dự báo KTTV Quốc gia hiện là nơi thực hiện bài toán nghiệp
vụ tại Việt Nam đang ứng dụng một số phương pháp dự báo tác nghiệp như:
phương pháp tương tự hoàn lưu – so sánh hình thế thời tiết hiện tại với quá khứ
để tìm ra các năm tương tự; Xây dựng mối quan hệ tương quan giữa nhiệt, mưa
trạm với yếu tố AT500 khu vực sống Uran – Rãnh Đông Á trong nghiên cứu.
Ngoài ra, tại Trung tâm cũng đang sử dụng phương pháp di chuyển của sổ tối ưu
(optimal window moving) dựa trên tư tưởng của trung tâm APCC, nhưng khác
biệt ở chỗ, APCC sử dụng phương pháp SVDA (Singular Value Decomposition
Analysis), còn Trung tâm Dự báo KTTV Quốc gia phát triển trên phương pháp
CCA (Canon Correlation Analysis). Phương pháp CCA là phương pháp sử dụng
1 loại nhân tố nào đó làm nhân tố dự báo như: trường độ cao địa thế vị hoặc trường
gió 850mb…
Tại trường Đại học Khoa học Tự nhiên sử dụng phương pháp Alekhin để
dự báo hạn mùa trường khí tượng biển đông kết hợp với khai triển hàm trực giao
7


EOF (Empirical Orthogonal Function) tìm ra những dao động chính được ứng
dụng từ nghiên cứu. Tuy đã có những nỗ lực nhằm cải thiện chất lượng dự báo,
nhưng chất lượng dự báo cũng vẫn chưa thực sự tốt. Ngoài ra Trường còn đã thử
nghiệm dự báo mùa bằng hệ thống mô hình RegCM-CAM, trong đó CAM được
coi là mô hình khí hậu toàn cầu, cung cấp điều kiện biên và ban đầu cho RegCM.
Nghiên cứu chỉ ra cặp mô hình có khả năng mô phỏng khá tốt cho trường nhiệt
độ. Tuy nhiên, hiện nay hướng mô hình hóa khí hậu khu vực cũng chưa được ứng
dụng rộng rãi.
Từ năm 2005, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường đã có các
thông báo và dự báo khí hậu hàng tháng và 3 tháng, trong đó dự báo các yếu tố

chỉ số hạn hán, tổng lượng mưa, nhiệt độ theo xác suất tại các trạm khí tượng trên
toàn quốc, từ đó có thể đưa ra các nhận định định tính về đặc điểm khí hậu. Mục
đích của các dự báo khí hậu này là để xác định điều kiện đầu vào cho các mô hình
dự báo thủy văn và tài nguyên nước hạn vừa và dài.
Trong lĩnh vực dự báo, bài toán dự báo hạn dài đặc trưng tiềm năng nguồn
nước tại Việt Nam đã được nghiên cứu từ rất sớm. Các phương pháp dự báo hạn
dài chủ yếu dựa trên các diễn biến lịch sử, phân tích thống kê theo chuỗi thời gian
và các phương trình hồi quy tương quan dòng chảy với yếu tố khí hậu, ENSO, áp
cao Thái Bình Dương…. Phương pháp mô hình được ứng dụng những năm 1990,
phân tích chuỗi thời gian như mô hình ARIMA, mô hình mạng thần kinh nhân tạo
dự báo dòng chảy tháng đã được sử dụng. Dự báo thủy văn và tài nguyên nước
với đầu vào là kết quả dự báo khí tượng khí hậu.
Dự báo khí hậu ở Việt Nam mới được bắt đầu từ khi Tổng cục KTTV (cũ)
cho triển khai đề án: “Nghiên cứu thử nghiệm dự báo khí hậu ở Việt Nam”. Trước
đó đã có các nghiên cứu có kết quả về dự báo khí tượng hạn dài ở Việt Nam,
nhưng cũng chưa xây dựng được mô hình cụ thể nào (xem báo cáo chuyên đề:
“Tổng quan về tình hình nghiên cứu các phương pháp dự báo khí tượng hạn dài ở
Việt Nam” của TS. Phạm Đức Thi). Nội dung và kết quả thực hiện đề án gồm: Báo cáo tổng quan về tình hình nghiên cứu các phương pháp dự báo khí tượng
hạn dài ở Việt Nam (TS. Phạm Đức Thi); - Báo cáo đánh giá kết quả DBKH bằng
các mô hình toán thống kê (TSKH. Nguyễn Duy Chinh); - Thử nghiệm dự báo khí
hậu bằng 3 mô hình thống kê: hồi qui nhiều biến (PGS. TS. Trần Việt Liễn); phân
tích phân lớp (PGS. TS. Phạm Văn Tân) và hồi qui từng bước (Ths. Nguyễn Đức
Hậu) và đưa ra qui trình dự báo khí hậu; - Báo cáo tổng hợp các mô hình số trị
phục vụ DBKH ở Việt Nam (PGS. TS. Nguyễn Văn Tuyên); Đánh giá khả năng
sử dụng sản phẩm của một số mô hình động lực vào DBKH ở Việt Nam (TS.
Nguyễn Văn Hải); Báo cáo tổng quan về các mô hình GCM và RCM (TS. Nguyễn
Văn Thắng); - Tìm hiểu và kiến nghị về khả năng ứng dụng các mô hình động lực
8

DBKH (RegCM2, ECMWF và MM5) tại Việt Nam (TS. Nguyễn Văn Thắng, TS.
Hoàng Đức Cường).
Mô hình dự báo khí hậu clWRF hiện nay đang được Khoa Khí tượng Thủy
văn và Hải dương học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên thử nghiệm chạy dự
báo khí hậu hạn vừa và dài ( Trong
khuôn khổ dự án “Kịch bản khí hậu độ phân giải cao cho Việt Nam”, được tài trợ
bởi AusAID, mô hình clWRF cùng với các mô hình động lực CCAM, RegCM,
PRECIS được dùng để mô phỏng kịch bản BĐKH với độ phân giải cao (CSIRO,
2013). Mô hình này cũng được áp dụng trong một số nghiên cứu, cụ thể tác giả
Vũ Thanh Hằng và cộng sự (2014) sử dụng clWRF chạy thử nghiệm dự báo hạn
mùa đối với nhiệt độ và lượng mưa trung bình tháng với điều kiện biên là sản
phẩm đầu ra của mô hình dự báo khí hậu toàn cầu GFS (Vũ Thanh hằng và nnk,
2014). Mô hình được cấu hình với tham số bề mặt đất Noah và tham số hóa đối
lưu Kain-Kristch. Kết quả cho thấy clWRF mô phỏng nhiệt độ tại các trạm tương
đối phù hợp với thực tế, mô phỏng lượng mưa còn kém nhưng có sai số giảm đáng
kể sau khi hiệu chỉnh. Bài báo cũng đưa ra nhận định rằng, cần có thêm những
nghiên cứu như lựa chọn tham số hóa vật lí cho mô hình nhằm nâng cao chất
lượng dự báo mưa cho khu vực Việt Nam.
Các nghiên cứu về dự báo thủy văn và tài nguyên nước:
Trong năm 2007, TS. Nguyễn Viết Thi hoàn thành đề tài: “Xây dựng công
nghệ dự báo hạn ngắn lũ hạ du sông Hồng và sông Thái Bình”. Đề tài đã hoàn
thiện các phương án, mô hình dự báo đã có, tin học hóa xây dựng công nghệ dự
báo hạn ngắn lũ tại 8 vị trí chính ở hạ du sông Hồng và sông Thái Bình, ghép nối
với công nghệ dự báo thượng lưu thành một công nghệ dự báo hoàn chỉnh.
Đề tài Nghiên cứu Xây dựng công nghệ dự báo dòng chảy 5 ngày đến các
hồ chứa lớn trên hệ thống sông Đà và sông Lô (TS. Nguyễn Viết Thi, Đề tài
NCKHCN cấp Bộ, năm 2008). Đề tài đã ứng dụng bộ mô hình NAM-Mike 11 dự
báo dòng chảy 5 ngày mùa lũ đến hồ chứa Hòa Bình trên sông Đà, Thác Bà trên
sông Chảy và Tuyên Quang trên sông Lô.
Đề tài Nghiên cứu công nghệ dự báo lũ trung hạn kết nối với công nghệ

điều hành hệ thống công trình phòng chống lũ cho đồng bằng sông Hồng - sông
Thái Bình (TS. Vũ Minh Cát, Đề tài NCKHCN cấp Nhà nước trong khuôn khổ
nghị định thư đã được ký kết giữa 2 chính phủ Việt Nam và Italy về hợp tác
khoa học công nghệ, năm 2009). Đề tài đã ứng dụng bộ mô hình DIMOSOP sử
dụng dữ liệu mưa dự báo số trị của mô hình dự báo thời tiết BOLAM, dự báo dòng
chảy 5 ngày mùa lũ tại các vị trí hồ chứa (Hòa Bình, Tuyên Quang và Thác Bà),

9


các điểm quan trắc thủy văn thượng lưu sông Hồng (Yên Bái, Tuyên Quang) và
dự báo hạ lưu sông Hồng tại Hà Nội.
Thân Văn Đón, năm 2012 đề tài cấp cơ sở “Nghiên cứu ứng dụng mô hình
số thích hợp dự báo tài nguyên nước mặt (về mặt số lượng) cho lưu vực sông Ba”.
Mục tiêu của đề tài là Dự báo được (số lượng) tài nguyên nước mặt theo tháng
cho lưu vực sông Ba, phục vụ quản lý tài nguyên nước mặt trên lưu vực sông Ba.
Đề tài thực hiện 4 nội dung chính: (1) Ứng mô hình Tank để mô phỏng dòng chảy
phục vụ dự báo số lượng tài nguyên nước mặt theo tháng trên hệ thống sông Ba:
(2) Áp dụng mô hình cân bằng nước lưu vực sông Ba phục vụ dự báo số lượng tài
nguyên nước mặt theo tháng: Nghiên cứu áp dụng mô hình Mike Basin tính toán
cân bằng nước tại các tiểu lưu vực sông Ba. (3) Nghiên cứu xây dựng chương
trình quản lý dữ liệu, hiển thị và xuất bản tin thông báo số lượng tài nguyên nước
mặt: Xây dựng chương trình quản lý cơ sở dữ liệu tài nguyên nước mặt phục vụ
dự báo số lượng nước mặt trên lưu vực sông Ba bằng ngôn ngữ Visual Basic. (4)
Nghiên cứu xây dựng Nội dung bản tin dự báo số lượng tài nguyên nước mặt theo
tháng trên lưu vực sông Ba. Đề tài không ứng dụng mô hình thủy lực trong tính
toán, dự báo lượng trữ trên lưu vực sông Ba.
1.3. ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG BA
1.3.1. Vị trí địa lý
Lưu vực sông Ba có diện tích lưu vực là 13.900 km2, là một trong 9 lưu vực

sông lớn ở Việt Nam, thuộc địa phận của 4 tỉnh: Gia Lai, Đăk Lăk, Phú Yên và
một phần nhỏ thuộc Kon Tum.
Phía Bắc lưu vực giáp thượng nguồn sông Trà Khúc, Bắc và Tây Bắc giáp
sông Sê San, Tây và Tây Nam giáp sông Srepok, phía Nam giáp sông Bàn Thạch,
phía Đông là dải Trường Sơn Đông ngăn cách với các lưu vực sông Kone, sông
Kỳ Lộ. Sông Ba đổ ra biển Đông ở Đồng bằng Tuy Hoà tỉnh Phú Yên (Hình 1-1).

10


Hình 1-1. Bản đồ hành chính lưu vực sông Ba
1.3.2. Đặc điểm địa hình
Nhìn tổng quan lưu vực sông Ba với đại bộ phận diện tích nằm ở phía Đông
Nam dãy Trường Sơn, nhưng ảnh hưởng của dãy đến khu vực này đã yếu dần và
thay thế bằng phông chung của nền cấu trúc khối tảng cao nguyên.
Phần thượng lưu của lưu vực sông, chủ yếu là các nhánh núi, khối núi bị
chia cắt mạnh bởi các dòng chảy thường xuyên và tạm thời với hướng địa hình
chính kéo dài theo hướng á kinh tuyến. Chiều dài phần trung lưu của lưu vực sông
rất ngắn, và có xu hướng như là thực thể địa hình đồi núi trung bình, thấp phân
cắt với phần hạ lưu dưới dạng chuyển tiếp các bậc địa hình. Điều này làm cho các
dòng sông gần như không có phần trung lưu, nước từ thượng lưu đổ thẳng xuống
vùng đồng bằng ven biển. Trên bề mặt đồng bằng này được cấu thành bởi những
11


gò đồi sót của các bề mặt địa hình cổ hơn bị bóc mòn, cùng với những bậc thềm,
bãi bồi, đụn cát, cồn cát nguồn gốc biển, gió biển, sông-biển và sông. Ngoài ra,
do tính định hướng của các nhánh núi đâm ngang ra biển, đặc biệt là ở phía Tây,
Tây Nam lưu vực, nên dòng sông bị đổi hướng khá nhanh, từ chảy gần như hướng
á vĩ tuyến, quay sang gần á kinh tuyến tại đoạn sông đi qua Ea Ba đến Sơn Hoà.

Nhìn chung, do bị chi phối bởi yếu tố các nhánh núi chạy sát ra biển, cùng
với các dòng sông trẻ đang đào sâu lòng thành những hẻm vực nên mặc dù diện
tích lưu vực chủ yếu là vùng núi thấp và trung bình, nhưng tính tương phản của
địa hình khá lớn. Đặc điểm đó của địa hình lưu vực được phản ánh thông qua các
chỉ số về phân tầng độ cao, độ chia cắt ngang, chia cắt đứng và độ dốc của địa
hình.
1.3.3. Mạng lưới sông ngòi
Sông Ba bắt nguồn từ đỉnh núi Ngọc Rô có độ cao 1.549 m của dãy Trường
Sơn. Từ thượng nguồn đến An Khê sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam,
sau đó chuyển hướng gần như Bắc - Nam cho đến Cheo Reo. Từ đây sông Ba
nhận thêm nhánh IaYun và lại chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam cho tới
Củng Sơn, sau đó chảy theo hướng Tây-Đông ra tới biển. Tổng chiều dài sông
chính là 374 km. Từ nguồn đến cửa sông có nhiều sông nhánh và suối nhỏ đổ vào,
bao gồm 36 phụ lưu cấp I, 54 phụ lưu cấp II, và hàng trăm phụ lưu cấp III.
Sông Ba có 5 sông nhánh có diện tích lưu vực lớn hơn 500 km2, bao gồm
sông IaPiHao (552 km2, nhập lưu vào bờ phải), sông Đắc Pô Kô (762 km2), nhập
lưu vào bờ trái), IaYun (2950 km2, nhập lưu vào bờ phải), Krông Hnăng (1840
km2), nhập lưu vào bờ phải, sông Hinh (1040 km2, nhập lưu vào bờ phải). (Hình
1-2)
- Sông IaYun có chiều dài 175 km, diện tích lưu vực 2950 km2. Sông bắt
nguồn từ đỉnh núi Công Lăk cao 1720 m, chảy theo hướng Bắc Nam sau chuyển
sang hướng Tây Bắc- Đông Nam, đến Cheo Reo thì nhập vào sông Ba ở phía bờ
phải.
- Sông Krông H’năng có chiều dài 130 km, diện tích lưu vực 1840 km2.
Sông bắt nguồn từ đỉnh núi Chư Tun cao 1215 m, chảy theo đường vòng cung
theo hướng Bắc Nam và Tây Bắc- Đông Nam, nhập vào sông Ba ở phía bờ phải.
- Sông Hinh có chiều dài 88 km, diện tích lưu vực 1040 km2, là sông có
độ dốc nhất của lưu vực. Sông bắt nguồn từ đỉnh núi Chư H’Mu cao 2051m, chảy
theo hướng Tây Bắc- Đông Nam, đến vĩ độ 12050’ Bắc gần thị trấn Sơn Hòa thì
nhập vào dòng chính sông Ba ở phía bờ phải.

12