NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA IFAS TRONG PHÂN TÍCH LŨ (THÍ ĐIỂM TẠI LƯU VỰC SÔNG BẰNG GIANG TỈNH CAO BẰNG)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA MÔI TRƯỜNG

Đinh Duy Chinh

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA
IFAS TRONG PHÂN TÍCH LŨ
(THÍ ĐIỂM TẠI LƯU VỰC SƠNG BẰNG GIANG
TỈNH CAO BẰNG)

Khóa luận tốt nghiệp hệ đại học chính quy
Ngành: Khoa học mơi trường
(Chương trình đào tạo: Chất lượng cao)

Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS. Vũ Văn Mạnh

Hà Nội - 2013


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA MÔI TRƯỜNG

Đinh Duy Chinh

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA
IFAS TRONG PHÂN TÍCH LŨ
(THÍ ĐIỂM TẠI LƯU VỰC SƠNG BẰNG GIANG
TỈNH CAO BẰNG)

Khóa luận tốt nghiệp hệ đại học chính quy
Ngành: Khoa học mơi trường
(Chương trình đào tạo: Chất lượng cao)

Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS. Vũ Văn Mạnh

Hà Nội - 2013


LỜI CẢM ƠN

Để hồn thành khóa luận này, trước tiên em xin tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến
PGS.TS. Vũ Văn Mạnh – Chủ nhiệm Bộ môn Quản lý môi trường – Khoa Mơi
trường đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo trong suốt quãng thời gian nghiên cứu và
viết khóa luận tốt nghiệp.
Đồng thời, em cũng xin gửi lời cám ơn đến TS.Tống Ngọc Thanh - Giám
đốc trung tâm quy hoạch và điều tra tài nguyên nước miền Bắc, CN.Nguyễn Thị
Thanh Thuấn đã rất nhiệt tình giúp đỡ trong bài khóa luận này.
Em chân thành cảm ơn q thầy, cơ trong khoa Môi trường, Trường Đại học
Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội tận tình giảng dạy chúng em suốt 4
năm qua, trang bị cho chúng em những kiến thức vô cùng quý báu như một hành
trang để chúng em bước vào con đường giúp ích cho đất nước.
Mặc dù đã cố gắng hồn thành khóa luận trong phạm vi và khả năng cho
phép nhưng chắc chắn khơng tránh được những thiếu sót. Kính mong nhận được
sự đóng góp q báu của thầy, cơ và các bạn.

Sinh viên thực hiện

Đinh Duy Chinh

MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU................................................................................................................. 1
1. Đặt vấn đề........................................................................................................1
2. Mục tiêu đề tài.................................................................................................1
3. Cấu trúc khóa luận...........................................................................................2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN...................................................................................3
1.1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu................................................................3
1.1.1. Vị trí địa lý.............................................................................................3
1.1.2. Điều kiện tự nhiên..................................................................................3
1.1.3. Điều kiện kinh tế xã hội.........................................................................7
1.2. Tổng quan về đối tượng nghiên cứu.............................................................9
1.2.1. Lũ và các khái niệm liên quan...............................................................9
1.2.2. Tình hình lũ ở miền Bắc nước ta..........................................................10
1.3. Mơ hình thủy văn........................................................................................12
1.3.1. Một số mơ hình thủy văn tại Việt Nam................................................12
1.3.2. Tổng quan về chương trình IFAS.........................................................16
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.........17
2.1. Đối tượng nghiên cứu.................................................................................17
2.2. Phạm vi nghiên cứu....................................................................................17
2.3. Nội dung nghiên cứu..................................................................................17
2.4. Phương pháp nghiên cứu............................................................................17
2.4.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu.........................................................17
2.4.2. Thu thập và xử lý dữ liệu.....................................................................17
2.4.3. Phương pháp mơ hình hóa...................................................................20
2.4.4. Phương pháp đánh giá mơ hình...........................................................32
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.........................................................34

3.1. Kết quả mơ hình.........................................................................................34
3.1.1. Kết quả dạng bản đồ............................................................................35
3.1.2. Kết quả dạng biểu đồ...........................................................................42
3.2. Đánh giá mơ hình.......................................................................................46
3.2.1. Đánh giá tương quan lượng mưa thực đo và lượng mưa mơ hình (vệ
tinh)…….......................................................................................................46
3.2.2. Đánh giá độ chính xác lưu lượng thực đo và mơ hình..........................47
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ........................................................................50
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................52

DANH MỤC HÌNH


Hình 1. Sơ đồ mơ phỏng của mơ hình NAM.........................................................15
Hình 2. Bản đồ địa hình khu vực nghiên cứu........................................................18
Hình 3. Bản đồ sử dụng đất khu vực nghiên cứu...................................................18
Hình 4. Cơ chế sao chép cho các dữ liệu thiếu trong IFAS....................................19
Hình 5. Mơ phỏng dịng chảy bề mặt theo độ cao.................................................20
Hình 6. Mơ phỏng cơ chế dịng chảy của các tầng................................................22
Hình 7. Sự hình thành các cell type và dịng sơng.................................................23
Hình 8. Cơ chế các dịng chảy trong cell type.......................................................23
Hình 9. Mơ hình dịng chảy tầng mặt....................................................................24
Hình 10. Mơ hình dịng chảy tầng sát mặt.............................................................26
Hình 11. Mơ phịng dịng chảy tầng chứa nước.....................................................27
Hình 12. Mơ phỏng dịng chảy sơng đối với cell type 1 và 2................................28
Hình 13. Giao diện kết quả mơ hình......................................................................34
Hình 14. Bản đồ mơ phỏng địa hình khu vực dạng 3D và 2D...............................35
Hình 15. Bản đồ thể hiện lượng mưa tại khu vực tại các thời điểm trong ngày
03/07/2009............................................................................................................36
Hình 16. Bản đồ thể hiện mực nước tầng mặt dâng tại các thời điểm trong ngày

04/07/2009............................................................................................................37
Hình 17. Bản đồ thể hiện lưu lượng xả nước tầng mặt tại các thời điểm trong ngày
03/07/2009............................................................................................................38
Hình 18. Bản đồ thể hiện lượng nước thấm từ tầng mặt xuống tầng sát mặt tại các
thời điểm trong ngày 03/07/2009..........................................................................39
Hình 19. Bản đồ thể hiện lưu lượng xả trên sông tại các thời điểm trong ngày
03/07/2009............................................................................................................40
Hình 20. Kết quả lưu lượng nước trên sơng được thể hiện trên Google Earth.......41
Hình 21. Biểu đồ thể hiện tương quan giữa lượng mưa và lưu lượng xả trên sông
theo thời gian tại một điểm trong thành phố Cao Bằng........................................42
Hình 22. Biểu đồ thể hiện lượng xả và lượng thấm tại các tầng: tầng mặt, sát bề
mặt và tầng chứa nước...........................................................................................44


Hình 23. Đồ thị thể hiện lượng mưa thực đo và mơ hình tại trạm mưa Cao Bằng.46
Hình 24. Đồ thị thể hiện giá trị lưu lượng trung bình ngày thực đo và mơ hình tại
trạm thủy văn Cao Bằng từ ngày 01 – 15/07/2009................................................48
Hình 25. Biểu đồ thể hiện giá trị lưu lượng trung bình ngày thực đo và mơ hình tại
trạm thủy văn Đức Thơng từ ngày 01-15/07/2009.................................................49

DANH MỤC BẢNG


Bảng 1. Các nhóm đất sử dụng và thơng số tương ứng.........................................21
Bảng 2. Các cell type.............................................................................................22
Bảng 3. Bảng giá trị độ ẩm θS và θFC theo từng loại đất.........................................27
Bảng 4. Các thông số tầng mặt được thiết lập trong mô hình................................30
Bảng 5. Các thơng số tầng sát mặt.........................................................................30
Bảng 6. Các thông số tầng chứa nước...................................................................31
Bảng 7. Các thông số trong mơ hình dịng sơng....................................................31

Bảng 8. Bảng thể hiện tồn bộ thông số đầu ra tại một điểm thuộc thành phố Cao
Bằng...................................................................................................................... 45
Bảng 9. Giá trị lượng mưa thực đo và mơ hình tại trạm mưa Cao Bằng từ ngày 01
– 15/07/2009.......................................................................................................... 46
Bảng 10. Giá trị lượng mưa trong ngày thực đo và mơ hình tại trạm mưa An Lại từ
ngày 01 – 15/07/2009............................................................................................47
Bảng 11. Giá trị lưu lượng trung bình ngày thực đo và mơ hình tại trạm thủy văn
Cao Bằng từ ngày 01 – 15/07/2009.......................................................................47
Bảng 12. Giá trị lưu lượng trung bình ngày thực đo và mơ hình tại trạm thủy văn
Đức Thông từ ngày 01-15/07/2009.......................................................................48


Khóa luận tốt nghiệp

MỞ ĐẦU
1.

Đặt vấn đề

Lũ được biết đến như một tai biến mơi trường mà ngun nhân hình thành
chủ yếu là bởi các hoạt động ngoại sinh, bên cạnh đó cịn có tác động của hoạt
động nội sinh cũng như hoạt động nhân sinh của con người. Quá trình cơng
nghiệp hóa - hiện đại hóa với sự tiêu thụ các nhiên liệu hóa thạch khiến khí hậu
ngày càng trở nên khắc nhiệt, một giả thiết cho rằng điều đó khiến các thiên tai
bao gồm cả lũ lụt trở nên ngày càng nguy hiểm cả về số lượng và cường độ. Vì
thế việc theo dõi diễn biến lũ để nắm bắt được các quy luật, tăng nhạy cảm chủ
quan của con người đối với loại tai biến này để đưa ra các giải pháp quản lý là vô
cùng cần thiết, tuy nhiên đây thực sự không phải là một công việc dễ dàng đối
với những quốc gia, khu vực, tổ chức không đủ điều kiện quan trắc.
Nhằm giải quyết vấn đề thiếu thốn về thiết bị, trạm quan trắc, các mơ hình

thủy văn đã được xây dựng để phục vụ cho mục đích này. Mơ hình thủy văn là
q trình sử dụng các dữ liệu đầu vào, thơng qua các thuật toán tạo ra các bản đồ,
bảng số liệu hoặc các đồ thị miêu tả thời gian, cường độ lũ và các thơng số có
liên quan.
Mơ hình IFAS dùng những dữ liệu đầu vào thu từ vệ tinh đã được số hóa,
cung cấp hồn tồn miễn phí cho người sử dụng, điều này rất phù hợp với các
quốc gia đang phát triển – những nước mà thiếu rất nhiều dữ liệu đầu vào. Tính
tới năm 2012, đã có trên 15 quốc gia như Cuba, Argentina, Bangladesh,
Guatemala, Nepal, Ấn Độ, Indonesia, Bangladesh, Lào, Myanma, Iran…ứng
dụng thành cơng mơ hình, Việt Nam cũng đang bắt đầu thử nghiệm sử dụng mơ
hình này.
2. Mục tiêu đề tài
Lập bản đồ, biểu đồ, bảng mô tả diễn biến lũ với các thông số lũ
liên quan trên lưu vực sơng.
-

Đánh giá độ chính xác của mơ hình so với kết quả thực tế.

Đinh Duy Chinh

1

K54 CLC KHMT


Khóa luận tốt nghiệp
3. Cấu trúc khóa luận
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Kết quả nghiên cứu

Kết luận và khuyến nghị

Đinh Duy Chinh

2

K54 CLC KHMT


Khóa luận tốt nghiệp

1.1.

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Tổng quan về khu vực nghiên cứu

1.1.1.

Vị trí địa lý

Cao Bằng nằm ở phía Đông Bắc Việt Nam. Hai mặt Bắc và Đông Bắc giáp
với tỉnh Quảng Tây (Trung Quốc), với đường biên giới dài 333,403 km. Phía Tây
giáp tỉnh Tuyên Quang và Hà Giang. Phía Nam giáp tỉnh Bắc Kạn và Lạng Sơn.
Theo chiều Bắc- Nam là 80 km, từ 23°07'12" - 22°21'21" vĩ Bắc (tính từ xã
Trọng Con huyện Thạch An đến xã Đức Hạnh, huyện Bảo Lâm). Theo chiều
Đông- Tây là 170 km, từ 105°16'15" - 106°50'25" kinh Đơng (tính từ xã Quảng
Lâm, huyện Bảo Lâm đến xã Lý Quốc, huyện Hạ Lang).[9]
1.1.2.

Điều kiện tự nhiên

1.1.2.1. Địa hình[2]
Địa hình của tỉnh Cao Bằng là loại địa hình phức tạp, được thể hiện trên 3
miền địa hình chủ yếu:
Miền địa hình Karst
Chiếm diện tích ở hầu hết các huyện miền đơng của tỉnh: Trà Lĩnh, Trùng
Khánh, Quảng Hồ, Hà Quảng, Thơng Nơng... Địa hình miền này rất phức tạp,
gồm các hệ thống dãy núi đá vôi phân cách mãnh liệt với các đỉnh nhọn dạng tai
mèo, gồ ghề lởm chởm cao thấp khác nhau, hang hốc tự nhiên nhiều. Có phương
kéo dài chung theo hướng Tây Bắc - Đông Nam. Xen kẽ các dãy núi là thung
lũng hẹp với hình vẻ khác nhau.
Miền địa hình núi cao
Chủ yếu phân bố ở các huyện miền Tây tỉnh (Nguyên Bình, Bảo Lạc, Thạch
An) và một phần diện tích phía Nam Hồ An. Đáng chú ý nhất là:
* Hệ thống núi cao Bảo Lạc - Nguyên Bình:
Bao gồm nhiều dãy núi cao kéo dài từ phía Tây Nam huyện Bảo Lạc qua
phần diện tích phía Tây Nam huyện Nguyên Bình, với các đỉnh núi cao gần
2.000m. Cấu tạo nên hệ thống núi cao này là trầm tích của điệp sơng Hiến và các
đá macma xâm nhập axit - Granit.
* Hệ thống núi cao Ngân Sơn - Thạch An:
Đinh Duy Chinh

3

K54 CLC KHMT


Khóa luận tốt nghiệp
Bao gồm các hệ thống núi xếp theo dãy. Cấu tạo địa hình này chủ yếu là các
đá trầm tích điệp sơng Hiến và một phần khơng đáng kể của trầm tích Paleozoi

sớm giữa. Nhìn chung cả hai hệ thống này đều có phương phát triển theo hướng
Tây Bắc - Đông Nam với hệ thống đường phân thuỷ nhiều vẻ khác nhau, song
vẫn mang sắc thái phát triển của tồn vùng.
Miền địa hình núi thấp thung lũng
Xen kẽ các hệ thống núi cao là các thung lũng, núi thấp sơng suối với
những kích thước lớn, lớn nhỏ, hình vẻ khác nhau. Các thung lũng lớn như: Hồ
An, Ngun Bình, Thạch An, thung lũng sơng Bắc Vọng... Trong đó, đáng chú ý
hơn là thung lũng Hồ An - vựa lúa của tỉnh, nằm trùng với phần phía Bắc của
lòng máng Cao Lạng, dài gần 30km. Điểm bắt đầu từ Mỏ Sắt (Dân Chủ - Hoà
An) kéo dài hết xã Chu Trinh (Hoà An), chạy dọc theo đường đứt gãy Cao Bằng Lạng Sơn, bao gồm những cánh đồng phì nhiêu, tương đối bằng phẳng, xen giữa
các cánh đồng là đồi núi thấp sắp xếp không liên tục theo kiểu bát úp.
1.1.2.2. Thủy văn[2]
Với đặc điểm tự nhiên đồi núi phong phú, đa dạng, chiếm hơn 90% diện
tích của tỉnh, nên mạng lưới sông, suối, hồ tự nhiên khá nhiều, song phân bố
không đều. Hệ thống các con sông chảy theo hướng chính là Tây Bắc – Đơng
Nam và Bắc – Nam. Lưu lượng dòng chảy thay đổi theo mùa, mùa mưa thì dịng
chảy lớn, mùa cạn thì dịng chảy thấp. Gồm 3 hệ thống sơng chính là: Bằng
Giang, Quây Sơn, Sông Gâm, Bắc Vọng.
Hệ thống sông Bằng Giang gồm: Sơng Bằng Giang, ngày xưa gọi là sơng
Mãng, có diện tích lưu vực là 3.420,3km 2, độ dài 113km, bắt nguồn từ Trung
Quốc, chảy theo hướng Tây Bắc – Đơng Nam qua các huyện Hà Quảng, Hịa An,
Thị xã, Phục Hòa rồi chảy qua Thủy Khẩu – Long Châu – Quảng Tây – Trung
Quốc, đổ ra biển Bắc Hải – Trung Quốc. Có các phụ lưu: Sơng Ngun Bình,
Sơng Hiến, Sông Giẻ Rào (bắt nguồn từ huyện Thông Nông).
Hệ thống sơng Gâm có diện tích lưu vực là 1.876 km 2, đoạn chảy qua Bảo
Lạc, Bảo Lâm dài 55 km, bắt nguồn từ Vân Nam - Trung Quốc, chảy vào huyện
Bảo Lạc, xuống Bảo Lâm rồi xuống Hà Giang, Tuyên Quang trở thành phụ lưu
của Sông Lô đổ vào Sơng Hồng. Sơng Gâm có hai dịng phụ lưu chính là sơng
Nho Quế và Sơng Neo (có nơi gọi là sơng Leo).
Hệ thống sơng Bắc Vọng có diện tích lưu vực là 1.329 km 2, đoạn chảy qua

Cao Bằng dài 77km, bắt nguồn từ Trung Quốc, chảy theo hướng Tây Bắc – Đông
Đinh Duy Chinh

4

K54 CLC KHMT


Khóa luận tốt nghiệp
Nam, qua các huyện Trà Lĩnh (Tả Lệnh), Trùng Khánh, Hạ Lang, Quảng Uyên
chảy về phía Nam rồi đổ vào sông Bằng Giang qua Thủy Khẩu – Trung Quốc.
Hệ thống sơng Qy Sơn có diện tích lưu vực là 2.319 km 2, đoạn chảy qua
Cao Bằng dài 76km, bắt nguồn từ Trung Quốc, chảy theo hướng Tây Bắc – Đông
Nam qua các xã Ngọc Côn, Ngọc Khê, Đình Minh, Đình Phong, Phong Châu, Trí
Viễn, Đàm Thủy của huyện Trùng Khánh, rồi chảy xuống xã Minh Long huyện
Hạ Lang, chảy sang huyện Đại Tân, tỉnh Quảng Tây – Trung Quốc.
Hệ thống các con sông của tỉnh Cao Bằng đều nhỏ, nhiều thác ghềnh, khả
năng phát triển giao thông đường thủy hạn chế, song có khả năng phát triển thủy
điện, là nguồn tài nguyên cung cấp nước sinh hoạt, cho sản xuất nơng nghiệp rất
dồi dào.
Về hệ thống ngịi, hồ ở Cao Bằng có hai hồ tự nhiên là hồ Đồng Mu, xã
Xuân Trường, huyện Bảo Lạc; hồ Thang Hen ở huyện Trà Lĩnh. Ngồi ra cịn có
một số hồ nhân tạo như: Hồ Khuổi Lái, Nà Tấu, Phja Gào huyện Hòa An; hồ
Trung Phúc, hồ Bản Viết ở huyện Trùng Khánh; hồ Thơm Lng ở huyện
Ngun Bình…
Hệ thống suối có hàng ngàn nhánh, là phụ lưu của các hệ thống sông của
tỉnh, phân bố dày đặc, là tài nguyên quý giá trong đời sống sản xuất của đồng bào
các dân tộc ở các vùng thượng lưu, rẻo cao, biên giới. Tuy nhiên dịng chảy nhỏ
thấp, mùa khơ có nhiều con suối bị cạn kiệt, mùa mưa lũ thì nước đổ về xối xả
gây tác hại cho sản xuất và đời sống nhân dân. Chế độ thủy văn thất thường này

luôn là sự quan tâm thường trực của các cấp, các ngành và nhân dân tỉnh Cao
Bằng.
1.1.2.3. Khí hậu[2]
Nhìn chung Cao Bằng có khí hậu ơn hịa dễ chịu. Với khí hậu cận nhiệt đới
ẩm, địa hình đón gió nên chịu ảnh hưởng trực tiếp từ các đợt không khí lạnh từ
phương Bắc. Tuy nhiên nhiệt độ của Cao Bằng chưa bao giờ xuống thấp quá
0°C , hầu như vào mùa đơng trên địa bàn tồn tỉnh khơng có băng tuyết (trừ một
số vùng núi cao có băng đá xuất hiện).
Mùa hè ở đây có đặc điểm nóng ẩm, nhiệt độ cao trung bình từ 30 - 32°C và
thấp trung bình từ 23 - 25°C, nhiệt độ khơng lên đến 39 - 40°C. Vào mùa đơng,
do địa hình Cao Bằng đón gió nên nó có kiểu khí hậu gần giống với ơn đới, nhiệt
độ trung bình thấp từ 5 - 8°C và trung bình cao từ 15 - 28°C, đỉnh điểm vào
Đinh Duy Chinh

5

K54 CLC KHMT


Khóa luận tốt nghiệp
những tháng 12, 1 và 2 nhiệt độ có thể xuống thấp hơn khoảng từ 6 - 8°C, độ ẩm
thấp, trời hanh khô. Mùa xuân và mùa thu không rõ rệt, thời tiết thất thường; mùa
xuân thường có tiết trời nồm, mùa thu mát, dễ chịu.
1.1.2.4. Tài ngun[3]
Tài ngun đất
Hiện nay, tồn tỉnh có khoảng 140.942 ha đất có khả năng phát triển nơng
nghiệp, chiếm 21% diện tích tự nhiên. Phần lớn đất được sử dụng để phát triển
cây hàng năm, chủ yếu là cây lương thực, cây ăn quả, cây cơng nghiệp cịn ít.
Hiệu quả sử dụng đất còn thấp, hệ số sử dụng đất mới đạt khoảng 1,3 lần. Đất có
khả năng phát triển lâm nghiệp có khoảng 408.705 ha, chiếm 61,1% diện tích tự

nhiên, trong đó rừng tự nhiên khoảng 248.148 ha, rừng trồng 14.448 ha, còn lại
là đất trống, đồi núi trọc. Với phương thức nông lâm kết hợp, căn cứ độ dốc và
tầng đất mặt đối với diện tích đất trống đồi núi trọc có thể trồng cây cơng nghiệp,
cây ăn quả, cây đặc sản và chăn nuôi gia súc kết hợp với trồng rừng theo mơ hình
trang trại. Các loại đất chuyên dùng, đất xây dựng khu công nghiệp, đất xây dựng
đơ thị và đất xây dựng khác cịn nhiều.
Tài ngun rừng
Hiện trên địa bàn tỉnh chủ yếu là rừng nghèo, rừng non mới tái sinh, rừng
trồng và rừng vầu nên trữ lượng gỗ ít. Rừng tự nhiên cịn một số gỗ q như
nghiến, sến, tơ mộc, lát nhưng khơng cịn nhiều, dưới tán rừng cịn có một số lồi
đặc sản quý như sa nhân, bạch truật, ba kích, hà thủ ô và một số loài thú quý
hiếm như: gấu, hươu, nai, và một số loài chim… Mấy năm gần đây, nhờ có chủ
trương và chính sách xã hội hố nghề rừng, giao đất giao rừng, thực hiện chương
trình 327, chương trình 5 triệu ha rừng, PAM 5322 và trồng rừng quốc gia nên tài
nguyên rừng đang dần được phục hồi, độ che phủ rừng đạt 40% năm 2000, 45%
năm 2002, lập lại thế cân bằng sinh thái. Trữ lượng gỗ, lâm sản tăng lên sẽ có
những đóng góp cho nền kinh tế tỉnh trong tương lai.
Tài nguyên khoáng sản
Cao Bằng có nguồn tài ngun khống sản đa dạng, đến cuối năm 1999,
trên địa bàn tỉnh đã đăng ký 142 mỏ và điểm quặng với 22 loại khoáng sản. Đáng
kể nhất là quặng sắt trữ lượnghàng nghìn triệu tấn, có nhiều công dụng trong sản
xuất vật liệu xây dựng. Số liệu điều tra địa chất hiện có đã cho phép Cao Bằng
Đinh Duy Chinh

6

K54 CLC KHMT


Khóa luận tốt nghiệp

hoạch định quy hoạch phát triển khai thác và chế biến đối với các khoáng sản nêu
trên. Đồng thời cần tiếp tục điều tra thăm dò chi tiết hơn đối với các khống sản
cịn tiềm năng như vàng, đơlơmít, thạch anh, antimon, vonfram…
1.1.3.

Điều kiện kinh tế xã hội

1.1.3.1. Dân cư
Dân số toàn tỉnh là 507.183 người (theo điều tra dân số ngày 01/10/2009).
Dân số trung bình năm 2009 là 510.884 người.
Các dân tộc ở Cao Bằng gồm Tày (chiếm 41,0% dân số), Nùng (31,1 %),
H'Mông (10,1 %), Dao (10,1 %), Việt(5,8 %), Sán Chay (1,4 %)... Có 11 dân tộc
có dân số trên 50 người. [7]
1.1.3.2. Giáo dục
Tính đến ngày 31/12/2011, tồn tỉnh có gần 90.000 học sinh phổ thông các
cấp, với 365 trường học (từ bậc tiểu học đến trung học phổ thông), 7.790 giáo
viên. Đối với giáo dục chuyên nghiệp, có 3 trường trung học, gồm 115 giáo viên,
hàng năm có 3.500 sinh viên theo học; có một trường cao đẳng sư phạm, với 88
giảng viên, hàng năm có gần 2.000 sinh viên theo học; có một trường dạy nghề,
hàng năm có trên 800 học sinh theo học. Ngồi ra ngành cịn chú trọng mở các
lớp giáo dục thường xuyên, tại chức, liên kết đào tạo nhiều ngành học, nghề để
phục vụ việc học tập, học nghề, nâng cao trình độ của cán bộ, cơng chức, viên
chức và học sinh trong tỉnh, góp phần tạo ra nguồn nhân lực có trình độ, tay nghề
cho cơng cuộc xây dựng và phát triển kinh tế xã hội của tỉnh.
1.1.3.3. Kinh tế
Nền kinh tế Cao Bằng đi lên với điểm xuất phát thấp, nhiều mặt còn mất
cân đối nghiêm trọng và đứng trước những thách thức to lớn. Cơ cấu kinh tế chủ
yếu là nông nghiệp, trong khi đó diện tích đất canh tác có hạn, phần lớn trồng cây
lương thực, sản xuất mang tính chất độc canh. Mặc dù cịn nhiều khó khăn, thử
thách nhưng trong những năm gần đây, nền kinh tế của tỉnh bước đầu đã có khởi

sắc và đạt được một số kết quả nhất định.
Cao Bằng có nhiều cửa khẩu thơng thương với Trung Quốc tạo thuận lợi
giao lưu, mở rộng thị trường xuất nhập khẩu hàng hố. Bên cạnh đó nguồn tài
ngun thiên nhiên phong phú, đa dạng cũng là tiền đề để phát triển ngành công
nghiệp của tỉnh. Đất nông – lâm nghiệp còn tiềm năng chưa được khai thác, đất
Đinh Duy Chinh

7

K54 CLC KHMT


Khóa luận tốt nghiệp
vườn tạp cịn nhiều, khả năng thâm canh tăng vụ cịn lớn. Đó là các cơ sở và
cũng là điều kiện cho phép phát triển một nền nơng nghiệp hiệu quả. Với những
đặc điểm địa hình, đất đai, nguồn nước và khí hậu đã tạo cho Cao Bằng có điều
kiện phát triển một nền nơng lâm nghiệp đa dạng, phong phú với nhiều loại cây,
con sinh trưởng và phát triển tốt cho sản phẩm có giá trị hàng hố cao, được thị
trường trong và ngồi nước ưa chuộng.
Du lịch
Cao Bằng là tỉnh biên giới phía Bắc có nhiều tiềm năng du lịch có hàng loạt
địa danh nổi tiếng cả nước.
Về thắng cảnh, đó là hồ Thăng Hen, thác Bản Giốc, động Ngườm Ngao…
Cao Bằng có hơn 20 di tích đã được nhà nước xếp hạng, trong đó có đến 16 di
tích lịch sử cách mạng. Tiêu biểu nhất là cụm di tích Pác Bó, suối Lênin, núi Các
Mác, lán Khuổi Nậm.
Về di tích văn hố lịch sử có thành Nà Lữ, thành nhà Mạc, đền Kỳ
Sầm, đền vua Lê. Cao Bằng còn rộn rã với nhiều lễ hội. Đó là hội mời Mẹ Trăng
của người Tày, hội Chùa, hội Thanh Minh…
Cao Bằng cũng là vùng đất có nhiều làng nghề nổi tiếng như làng rèn Phúc

Sen (huyện Quảng Hoà) hơn 1.000 năm tuổi, thường thu hút nhiều du khách
trong và ngoài nước đến tham quan.
Để tạo nhiều sản phẩm du lịch hấp dẫn du khách, Cao Bằng đã xác định 4
cụm du lịch chính là cụm thị xã Cao Bằng và phụ cận với việc hướng vào tơn tạo,
bảo vệ các di tích, cảnh quan dọc bờ sơng Bằng; cụm Pắc Bó với những cụm di
tích liên quan đến căn cứ cách mạng cũ; cụm Bản Giốc - Ngườm Ngao với cảnh
quan thiên nhiên đẹp, hùng vĩ, thích hợp với du lịch sinh thái; cụm rừng Trần
Hưng Đạo gắn với du lịch sinh thái văn hoá.
1.1.3.4. Giao thông
Mạng lưới giao thông vận tải của Cao Bằng chủ yếu tập trung vào loại hình
vận tải duy nhất là đường bộ với tổng chiều dài không lớn, mật độ đường thấp và
chất lượng xấu.
Tuyến giao thông quan trọng nhất chạy theo hướng Bắc – Nam là quốc lộ 3,
gần như chia Cao Bằng thành hai phần phía Đơng và phía Tây. Quốc lộ 4A chạy
song song với đường ranh giới giữa Cao Bằng với Lạng Sơn. Đây cũng là tuyến
Đinh Duy Chinh

8

K54 CLC KHMT


Khóa luận tốt nghiệp
đường giao thơng quan trọng nhưng chất lượng đường còn hạn chế, đi qua các
vùng núi cao, nhiều dốc đèo. Đoạn chạy trên lãnh thổ Cao Bằng dài 54km.
Các tuyến đường nội tỉnh gồm trên dưới 10 tuyến, trong đó có các tuyến
đường quan trọng là đường 203, 204, 206, 207 và 208.
Đến nay, hệ thống giao thông phát triển tốt đáp ứng được nhu cầu vận tải
hàng hoá, hành khách nội tỉnh. Đặc biệt, tại các cửa khẩu ở các huyện giáp tuyến
biên giới, hệ thống giao thông phát triển tạo thành một vành đai nhằm đảm bảo

cho an ninh quốc phòng và giao lưu quốc tế.
1.2.

Tổng quan về đối tượng nghiên cứu

1.2.1.

Lũ và các khái niệm liên quan[8]

Lũ là hiện tượng nước sông, suối dâng cao trong một khoảng thời gian nhất
định sau đó giảm dần.
Lụt là hiện tượng ngập nước của một vùng lãnh thổ do lũ gây ra. Lụt có thể
do lũ lớn, nước lũ tràn qua bờ sông (đê) hoặc làm vỡ các cơng trình ngăn lũ vào
các vùng trũng; có thể do nước biển dâng khi gió bão làm tràn ngập nước vùng
ven biển.
Lũ quét là một loại lũ lớn, xảy ra bất ngờ trên các sơng suối miền núi, duy
trì trong một thời gian ngắn (lên nhanh và xuống nhanh), dịng chảy xiết có hàm
lượng chất rắn cao và có sức tàn phá lớn. Tỷ lệ vật chất rắn trong lũ quét thường
chiếm 3-10%, thậm chí trên 10% và trở thành dạng lũ bùn đá, rất hay xảy ra ở
nước ta. Có 6 dạng lũ quét:
1- Lũ quét sườn dốc: là lũ quét phát sinh chủ yếu do mưa lớn đột ngột xuất
hiện trên lưu vực có sườn dốc cao, độ dốc lớn và hình dạng thích hợp cho mạng
sơng suối tập trung nước nhanh. Lũ xảy ra trong thời gian ngắn (thường vào đêm
và sáng), có tốc độ lớn, quét mọi thứ trên đường đi.
2- Lũ quét nghẽn dòng: do vỡ các đập tạm thời do cây cối, rác, bùn cát và
các vật thể khác làm nghẽn dịng sơng, suối do mưa lớn gây ra.
3- Lũ quét nghẽn dòng là loại hình lũ miền núi thường phát sinh từ các khu
vực có nhiều trượt lở ven sơng, suối. Đó là các khu vực đang có biến dạng mạnh,
sơng suối đào xẻ lòng dữ dội, mặt cắt hẹp, sườn núi rất dốc. Do mưa lớn kéo dài,
dòng suối đột nhiên bị tắc nghẽn, nước sông suối dâng cao ngập một vùng rộng

lớn thường là các vùng lòng chảo, những thung lũng. Khi dịng lũ tích tụ đến
Đinh Duy Chinh

9

K54 CLC KHMT


Khóa luận tốt nghiệp
mức đập chắn bị mất ổn định và vỡ, lượng nước tích lại trong vùng lịng chảo khi
bị nghẽn dịng được giải phóng đột ngột tạo thành sóng lũ lớn cho phía hạ lưu.
4- Lũ bùn đá là dòng lũ đậm đặc bùn đá, cuộn chảy với động năng lớn.
Lượng bùn đá trong dòng lũ chủ yếu do sạt lở núi cung cấp. Một phần bùn đá
được lấy từ vật liệu có sẵn trong lịng suối. Đây là loại lũ quét đặc biệt nguy
hiểm, thường gây nhiều thương vong lớn.
5- Lũ quét vỡ đập, đê, hồ chứa: là lũ do vỡ hồ, đập, đê hoặc cơng trình thuỷ
điện, thuỷ lới gây ra. Lũ quét dạng này có sức tàn phá rất lớn trong khu vực
rộng.
6- Lũ quét hỗn hợp là tổ hợp bất lợi giữa nhiều dạng thiên tai như sạt lở đất,
lũ quét sườn dốc, lũ bùn đá. Đây là dạng lũ thường xảy ra nhiều ở vùng núi nước
ta và chúng có sức tàn phá mạnh, trong khu vực rộng.
Lũ ống là loại lũ thường xảy ra trên các lưu vực nhỏ, miền núi, nơi có địa
hình khép kín bởi các dãy núi cao bao quanh và chỉ thơng với bên ngồi bằng các
hang, khe hoặc suối nhỏ, hẹp có bờ dựng đứng (dạng ống). Khi có mưa lớn nước
tập trung nhanh về thung lũng, làm nước dâng cao gây ngập lụt vùng thung lũng
và lũ lớn tại các cửa hang, khe, suối nhỏ hẹp và chuyển động nhanh chóng về hạ
lưu.
Lưu lượng nước là lượng nước chảy qua mặt cắt ngang sông trong một đơn
vị thời gian (1 giây), được ký hiệu là Q và đơn vị là m3/s hoặc l/s.
Chân lũ lên là mực nước hay lưu lượng nước khi lũ bắt đầu lên.

Đỉnh lũ là mực nước hay lưu lượng nước cao nhất trong 1 trận lũ.
Chân lũ xuống là mực nước hay lưu lượng nước xuống thấp nhất hoặc xấp
xỉ chân lũ lên.
Thời gian của một trận lũ là khoảng thời gian khi lũ bắt đầu lên đến hết lũ.
1.2.2.

Tình hình lũ ở miền Bắc nước ta

Mùa lũ ở Bắc bộ từ tháng 5 – 6 đến tháng 9 – 10. Tuy vậy đầu mùa mưa
cũng có thể có lũ sớm, như lũ “tiểu mãn”, thường xảy ra vào “tiết tiểu mãn”
(tháng 5) hàng năm ở vùng núi phía bắc nước ta. Song mùa lũ hàng năm cũng
biến động cùng với mùa mưa, thậm chí sớm muộn 1 – 2 tháng so với trung bình
nhiều năm.
Mùa lũ trên hệ thống sơng Hồng và sơng Thái Bình thường xuất hiện sớm
so với các vùng khác, từ tháng 5 đến tháng 9. Trung bình mỗi năm có từ 3 đến 5
Đinh Duy Chinh

10

K54 CLC KHMT


Khóa luận tốt nghiệp
trận lũ xuất hiện trên lưu vực này. Tùy theo quy mơ của trận lũ mà có thời gian
kéo dài từ 8 – 15 ngày. Những trận lũ lớn trên sông Hồng do 3 sông là sông Đà,
sơng Thao, sơng Lơ tạo thành. Trong đó sơng Đà có vai trị quyết định và thường
chiếm tỷ lệ 37% - 69% lượng lũ ở Sơn Tây (bình quân 49,2%), sơng Lơ có tỷ lệ
lượng lũ 17- 41,5% (bình qn là 28%), sơng Thao chiếm tỷ lệ ít nhất 13-30%
(trung bình 19%)[5]. Lũ sơng Thái Bình do 3 sơng Cầu, Thương, Lục Nam và một
phần nước từ sông Hồng qua sông Đuống. Ở sông Hồng đã xảy ra hai trận lũ đặc

biệt lớn vào tháng 8 năm 1945 và tháng 8 năm 1971, đã gây ra vỡ đê nhiều nơi.
Trận lũ năm 1971 là trận lũ lớn nhất trong vòng 100 năm qua ở sơng Hồng.
Ngồi ra, cịn có các trận lũ lớn xảy ra vào các năm: 1913, 1915, 1917, 1926,
1964, 1968, 1969, 1970, 1986, 1996, 2002... Biên độ mực nước lũ trên hệ thống
sông Hồng dao động mạnh, tại Hà Nội dao động ở mức trên 10m. Dao động mực
nước trên sơng Thái Bình tại Phả Lại ở mức trên 6m.
Lũ lớn trên sông diễn biến chậm và thường xảy ra trên diện rộng và kéo dài,
còn lũ qt là một hiện tượng thiên tai có tính chất và đặc điểm khác biệt là lũ
diễn biến nhanh, mang tính bất thần và khốc liệt, mỗi trận xảy ra trên một diện
hẹp và phạm vi tác động cũng hẹp hơn lũ sơng. Nếu mưa lớn, nước mưa lại bị
tích luỹ bởi các chướng ngại vật như đất đá, cây cối cho đến khi lượng nước vượt
quá sức chịu đựng của vật chắn, phá vỡ vật chắn, ào xuống cấp tập (rất nhanh),
cuốn theo đất đá, cây cối và quét đi mọi vật có thể qt theo dịng chảy tạo nên lũ
quét, thường diễn ra rất nhanh, khoảng 3 – 6 giờ, đây là hiện tượng thuỷ văn đặc
biệt nguy hiểm. Trong một số trường hợp nó có sức tàn phá khủng khiếp và trở
thành thảm hoạ tự nhiên, như trận lũ quét năm 1998 ở thị xã Lai Châu (cũ) đã
xoá sổ cả bản Mường Lay và khu vực thị xã. Lũ thường xảy ra ở vùng núi, nơi có
địa hình đồi núi cao xen kẽ với thung lũng và sông suối thấp.
Lũ quét thường gây ảnh hưởng tại các sơng nhỏ và vừa nhưng ít đối với
sơng lớn. Ở các lưu vực sông suối nhỏ miền núi, nơi có điều kiện thuận lợi để
hình thành lũ qt như: địa hình chia cắt, độ dốc lưu vực và độ dốc lịng
sơng/suối lớn, độ ổn định của lớp đất trên bề mặt lưu vực yếu do q trình phong
hóa mạnh, lớp phủ thực vật bị tàn phá… ở những nơi này, khi xảy ra mưa lớn, tập
trung trong một thời gian ngắn thì dễ xảy ra lũ quét. Lũ quét thường xảy ra vào
mùa lũ lớn.

Đinh Duy Chinh

11

K54 CLC KHMT


Khóa luận tốt nghiệp
Trong những năm gần đây, lũ quét xuất hiện ngày càng nhiều ở nước ta,
bình qn có từ 2 đến 4 trận lũ quét xảy ra trong mùa lũ hàng năm. Có những nơi
lũ quét xảy ra nhiều lần ở cùng một địa điểm. Lũ quét thường phát sinh bất ngờ,
xảy ra trong phạm vi hẹp nhưng rất khốc liệt và thường gây những tổn thất
nghiêm trọng về người và của.
Cho đến nay, lũ quét đã xảy ra nhiều lần ở tất cả các tỉnh miền núi phía Bắc.
Phạm vi có mặt của lũ qt trải dài từ vùng duyên hải Quảng Ninh qua Bắc
Giang, Lạng Sơn tới Hà Giang, Yên Bái, Lai Châu về Sơn La, Hào Bình, Phú
Thọ, Thái Ngun. Có những năm lũ qt xảy ra ồ ạt liên tiếp trên vùng Tây Bắc
gây nên những thiệt hại không thể bù đắp và những chấn động lớn đối với cả
nước. Các tỉnh nhiều lần gặp lũ quét và bị tàn phá nặng là: Lai Châu, Lào Cai,
Yên Bái, Hà Giang, Thái Nguyên. Các tỉnh: Sơn La, Tuyên Quang, Cao Bằng,
Lạng Sơn, Bắc Cạn, Quảng Ninh có số lần xuất hiện lũ quét thưa hơn nhưng phải
đối phó với những hậu quả khơng kém phần nặng nề. Các trận lũ quét điển hình
tại khu vực Bắc Bộ như: trận lũ quét ngày 27/7/1991 tại thị xã Sơn La; trận lũ
quét năm 1994 tại Mường Lay, Lai Châu; trận lũ quét năm 2005 tại Yên Bái... Lũ
quét hiện chưa dự báo được nhưng có thể chủ động phịng tránh bằng cách
khoanh vùng những nơi có nguy cơ xảy ra lũ quét, xây dựng hệ thống cảnh báo.
1.3.

Mơ hình thủy văn

1.3.1.

Một số mơ hình thủy văn tại Việt Nam

Trong các loại mơ hình tốn thuỷ văn, mơ hình tính dịng chảy từ mưa (mơ
hình mưa - dịng chảy) ra đời sớm nhất. Khái niệm hệ số dòng chảy chính là
dạng mơ hình tốn thuỷ văn đơn giản nhất. Năm 1932 phương pháp đường đơn
vị do Shecman đưa ra đã được nhiều nước chấp nhận như là phương pháp hiệu
quả nhất để tính dịng chảy lũ theo số liệu mưa, trong thời gian này cơng thức
căn ngun dịng chảy cũng được dùng phổ biến ở Liên Xô (cũ), Trung Quốc và
các nước khác. Đặc biệt, sự ra đời của máy tính điện đã tạo ra bước nhảy vọt về
mơ hình tốn.[6]
Hiện nay các mơ hình tính dịng chảy từ số liệu mưa có rất nhiều loại:
- Các mơ hình phát triển cơng thức căn ngun dịng chảy như mơ
hình quan hệ (Rational model), tỷ lệ thời gian và diện tích
- Các mơ hình kiểu lũ đơn vị: như mơ hình HEC-HMS
- Các mơ hình kiểu bể chứa: mơ hình TANK, SSARR, NAM..vv.
Đinh Duy Chinh

12

K54 CLC KHMT


Khóa luận tốt nghiệp
1.3.1.1. Mơ hình quan hệ
Mơ hình quan hệ là mơ hình tất định, dạng hộp đen. Mơ hình này thường
được sử dụng để tính tốn lưu lượng đỉnh lũ cho các lưu vực nhỏ.
Ưu điểm cùa mô hình:
- Đơn giản và tính tốn rất nhanh
- Xác định được ngay lưu lượng đỉnh
- Thường dùng trong thiết kế đường ống thốt nước cho đơ thị (đây là
một trong những lựa chọn trong mơ hình thốt nước đơ thị MOUSE
trong bộ phần mềm MIKE cùa DHI)

Nhược điểm cùa mô hình:
- Khơng dùng được cho lưu vực lớn vì phương pháp này giả thiết
cường độ mưa là đồng đều trên tồn lưu vực do vậy lưu vực càng lớn
thì giả thiết này càng sai.
- Phương pháp này khơng tính đến tổn thất ban đầu như thấm, điền
trũng, bốc thoát hơi.
- Hệ số dịng chảy được tính tốn dựa vào các đặc tính của lưu vực mà
khơng quan tâm đến các nhân tố ảnh hưởng khác như mùa, mưa, vv.
1.3.1.2. Mô hình tỉ lệ thời gian diện tích
Mơ hình tỉ lệ thời gian và diện tích là mơ hình tất định, dạng hộp đen. Mơ
hình này được xây dựng trên cơ sở của cơng thức căn ngun dịng chảy và là
một trong những mơ hình đơn giản nhất để tính tốn dịng chảy từ mưa.
Ưu điểm của mơ hình:
- Tính tốn nhanh, dễ dàng
- Được sử dụng nhiều, trong trường hợp lưu vực nhỏ và thơng tin
của lưu vực ít. Đây cũng là môt lựa chọn trong phần mềm thương
mại MIKE 11 MOUSE do Viện Thủy lực Đan Mạch xây dựng và
phát triển sử dụng trong tính tốn, thiết kế, và quy hoạch hệ thống
tiêu thốt nước đơ thị.
Nhược điểm của mơ hình:
- Khơng sử dụng được cho lưu vực có độ dốc lớn
- Nhìn chung chỉ mơ phỏng một vài q trình đơn giản
- Khơng thể mơ phỏng liên tục vì khơng xét được điều kiện ban đầu
của lưu vực
Đinh Duy Chinh

13

K54 CLC KHMT

Khóa luận tốt nghiệp
1.3.1.3. Mơ hình TANK
Mơ hình TANK là loại mơ hình tất định, dạng nhận thức. Mơ hình do
Surawara (Nhật) đưa ra từ năm 1956 và tới nay đã được tác giả cải tiến nhiều lần,
được thế giới cơng nhận là một trong số những mơ hình ứng dụng có kết quả tốt.
Dự thảo quy phạm tính tốn thuỷ văn cũng quy định dùng mơ hình TANK để
khơi phục chuỗi số liệu dòng chảy từ số liệu đo lượng mưa. Mơ hình TANK gồm
2 loại đơn và kép.
Mơ hình TANK đơn quan niệm lưu vực sơng như là một dãy bể chứa xếp
theo phương thẳng đứng. Bể thứ nhất (A1) mơ tả lớp đất mặt nên có thêm cơ cấu
truyền ẩm, còn từ bể thứ hai trở đi có cấu tạo tương tự nhau, các bể loại này chỉ
có một cửa đáy và một cửa bên, khơng có cấu tạo truyền ẩm.
Tuy nhiên, mơ hình TANK đơn quan niệm lưu vực chỉ có 1 bể chứa theo
phương nằm ngang rất khó áp dụng cho các lưu vực có độ dốc bề mặt lớn, vì khi
hết mưa lớp đất mặt gần đỉnh dốc sẽ khô trước, lớp đất mặt gần chân dốc sẽ khơ
chậm hơn. Khi đó nếu dùng mơ hình TANK đơn, khơng thể mơ tả một nửa bể
chứa A1 đã khơ nửa cịn lại vẫn bão hồ ẩm. Để khắc phục nhược điểm này,
người ta dùng mô hình TANK kép. Mơ hình TANK kép quan niệm theo phương
nằm ngang, lưu vực cũng có nhiều bể chứa xếp liên tiếp như phương thẳng đứng.
Chẳng hạn có m bể chứa theo phương nằm ngang, n bể chứa theo phương thẳng
đứng, tồn lưu vực sẽ được mơ tả bởi (n. m) bể chứa.
1.3.1.4. Mơ hình NAM
Mơ hình NAM là mơ hình và cải tiến của mơ hình Nielsen-Hansen, được
cơng bố trong tạp chí “Nordic Hydrology” năm 1973 và sau này được Viện Thủy
lực Đan Mạch phát triển và đổi thành NAM (từ 3 từ viết tắt tiếng Đan Mạch của
mô hình mưa - dịng chảy). Mơ hình gồm 4 bể chứa, ngun lý tính tốn trong
mỗi bể chứa là giải phương trình cân bằng nước. Điều khác biệt so với mơ hình
TANK là dịng chảy từ các bể chứa vào sơng, tính theo mơ hình TANK là theo
quy luật tuyến tính cịn tính theo mơ hình NAM là theo quy luật phi tính (dạng

đường cong nước rút).
Mơ hình NAM là mơ hình thuỷ văn mơ phỏng q trình mưa - dịng chảy
diễn ra trên lưu vực. Là một mơ hình tốn thủy văn, mơ hình NAM bao gồm một
tập hợp các biểu thức tốn học đơn gian để mơ phỏng các q trình trong chu
trình thuỷ văn. Mơ hình NAM là mơ hình nhận thức, tất định, thơng số tập trung.
Đinh Duy Chinh

14

K54 CLC KHMT


Khóa luận tốt nghiệp
Đây là một modun tính mưa từ dòng chảy trong bộ phần mềm thương mại MIKE
11 do Viện Thủy lực Đan Mạch xây dựng và phát triển.
Mô hình NAM mơ phỏng q trình mưa - dịng chảy một cách liên tục
thơng qua việc tính tốn cân bằng nước ở bốn bể chứa thẳng đứng, có tác dụng
qua lại lẫn nhau để diễn tả các tính chất vật lý của lưu vực. Các bể chứa đó gồm:
-

Bể tuyết (chỉ áp dụng cho vùng có tuyết)
Bể mặt
Bể sát mặt hay bể tầng rễ cây
Bể ngầm

Hình 1. Sơ đồ mơ phỏng của mơ hình NAM[6]
Dữ liệu đầu vào của mơ hình là mưa, bốc hơi tiềm năng, và nhiệt độ (chỉ áp
dụng cho vùng có tuyết). Kết quả đầu ra của mơ hình là dịng chảy trên lưu vực,
mực nước ngầm, và các thơng tin khác trong chu trình thuỷ văn, như sự thay đổi
tạm thời của độ ẩm của đất và khả năng bổ sung nước ngầm. Dòng chảy lưu vực

được phân một cách gần đúng thành dòng chảy mặt, dòng chảy sát mặt, dòng
chảy ngầm.

Đinh Duy Chinh

15

K54 CLC KHMT


Khóa luận tốt nghiệp
1.3.2.

Tổng quan về chương trình IFAS

IFAS là một mơ hình tất định, dạng nhận thức, tính tốn dựa trên lượng
mưa cũng theo nguyên tắc bể chứa tương tự mơ hình TANK và NAM được sáng
lập bởi tổ chức ICHARM (International Center for Water Hazard and Risk
Management) của Nhật Bản dùng để phân tích chi tiết lũ trên một lưu vực. Dữ
liệu lượng mưa mà IFAS sử dụng thu được từ ảnh vệ tinh, đây là điểm hoàn tồn
mới đối với các mơ hình. Mục tiêu của IFAS là hướng tới các quốc gia, tổ chức
mà:
- Thiếu các dữ liệu thủy văn tại khu vực thượng nguồn của những
con sông đa quốc gia.
- Không đủ thời gian và kinh phí duy trì các trạm quan trắc trên mặt
đất.
- Thiếu các dữ liệu cần thiết để tạo ra một mơ hình dự báo lũ như độ
cao, sử dụng đất, mạng lưới kênh sông.
Các mục tiêu này rất phù hợp với những quốc gia đang phát triển như Việt
Nam nhằm giải quyết sự thiếu thốn về dữ liệu đầu vào, đặc biệt là dữ liệu lượng

mưa tại những vùng cao, vùng nơng thơn – những nơi mà có rủi ro mơi trường
cao.
Các chức năng chính của chương trình IFAS bao gồm lập bản đồ diễn biến
lũ theo từng thông số: lượng mưa, mực nước dâng và lưu lượng nước trong tầng
mặt, mực nước dâng và lưu lượng nước trong tầng sát mặt, mực nước dâng và
lưu lượng nước trong tầng chứa nước, lượng nước thấm xuống đất theo chiều dọc
qua các tầng trên khu vực nghiên cứu, lập đồ thị thời gian mô tả mối quan hệ
lượng mưa và lưu lượng xả tại mỗi điểm trên bản đồ, lập bảng dữ liệu các thông
số lũ tại mỗi điểm.

Đinh Duy Chinh

16

K54 CLC KHMT


Khóa luận tốt nghiệp

CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Lũ và các thông số liên quan đến lũ
2.2. Phạm vi nghiên cứu
Lưu vực sông Bằng Giang thuộc địa phận tỉnh Cao Bằng từ ngày
01/07/2009 đến ngày 15/07/2009.
2.3. Nội dung nghiên cứu
Khả năng ứng dụng của chương trình IFAS trong việc phân tích lũ, thí điểm
tại lưu vực sơng Bằng Giang tỉnh Cao Bằng.
2.4. Phương pháp nghiên cứu
2.4.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu

Việc thu thập và nghiên cứu các tài liệu liên quan đến khu vực nghiên cứu,
đối tượng nghiên cứu, hướng dẫn sử dụng mơ hình nhằm hiểu rõ hơn các vấn đề
để đưa ra phương pháp nghiên cứu và trình bày khoa học, đặc biệt là về các
nguồn dữ liệu được sử dụng trong chương trình này.
2.4.2. Thu thập và xử lý dữ liệu
2.4.2.1. Dữ liệu bản đồ nền
Dữ liệu bản đồ nền là cơ sở dữ liệu không gian của các vị trí khu vực
nghiên cứu. Bao gồm:
Bản đồ địa hình
Bản đồ sử dụng đất
Cả 2 loại bản đồ này đều được lấy từ Global Map dạng raster.
Global Map là bản đồ cung cấp thông tin địa lý kỹ thuật số với độ phân giải
1km bao phủ bề mặt của trái đất với thông số kỹ thuật được tiêu chuẩn hóa. Dữ
liệu của bản đồ này bao gồm 8 lớp: đường ranh giới, đường thủy, đường giao
thông vận tải, các khu dân cư tập trung, độ cao, che phủ đất, sử dụng đất và thảm
thực vật. Sự hình thành bản đồ này bắt nguồn từ Bộ Xây dựng của Nhật Bản (nay
là Bộ Đất đai, cơ sở hạ tầng, giao thông và du lịch) đề xuất "Dự án lập bản đồ
Đinh Duy Chinh

17

K54 CLC KHMT