Nghiên cứu dự báo dòng chảy lũ đến hồ chứa Buôn Kuôp trên lưu vực sông Srêpôk

Nghiên cứu

NGHIÊN CỨU DỰ BÁO DÒNG CHẢY LŨ ĐẾN HỒ CHỨA
BN KP TRÊN LƯU VỰC SƠNG SRÊPƠK
Trần Văn Tình, Nguyễn Thị Bích Ngọc, Hồng Thị Nguyệt Minh
Trường Đại học Tài ngun và Mơi trường Hà Nội
Tóm tắt
Lũ trên hệ thống sơng Srêpơk có xu hướng tăng cả quy mơ và cường độ. Trong
khi đó, trên lưu vực đã và đang xây dựng nhiều hồ chứa thủy điện. Đa phần các hồ
chứa đều khơng có nhiệm vụ phịng lũ cho hạ du. Những trận lũ lớn xảy ra trong thời
gian gần đây trên lưu vực đã đặt ra rất nhiều vấn đề cần được giải quyết cấp bách,
trong đó có việc xây dựng phương án dự báo lũ đến hồ chứa trên lưu vực. Bài báo này
trình bày kết quả nghiên cứu dự báo dịng chảy lũ đến hồ chứa Bn Kp trên lưu
vực bằng mơ hình thủy văn (NAM) kết hợp diễn toán bằng phương pháp Muskingum.
Kết quả dự báo thử nghiệm cho thấy, chỉ số đảm bảo phương án đều đạt trên 90%.
Từ khóa: Dự báo lũ; Sơng Srêpơk; Hồ chứa Buôn Kuôp.
Abstract
Research on flood forecasting for Buon Kuop reservoir in the Srepok river
Floods on Srepok river system have been increasing in magnitude and intensity.
Along the river basin, many reservoirs have been constructed. Most of them do not
have flood control volume for downstream. Recent flood events occurred create many
serious issues and lead to the demand to establish a flood forecasting for reservoirs in
the basin. This paper presents a flood forecasting procedure for Buon Kuop reservoir
on Srepok basin using hydrological model (NAM) combined with Muskingum method.
Key word: Flood forecasting; Srepok river; Buon Kuop reservoir.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Những năm gần đây, trên các lưu
vực sông tại khu vực miền Trung và Tây
Nguyên thường xuyên xảy ra hiện tượng
lũ lớn cả về quy mô và cường độ, đặc
biệt là lưu vực sông Srêpơk nơi có địa

hình chia cắt mạnh, lịng sơng bé và dốc.
Lưu vực sơng Srêpơk có diện tích thuộc
lãnh thổ Việt Nam là 16000 km2 [1]
(Hình 1), lưu vực có vai trò quan trọng
trong phát triển kinh tế - xã hội của khu
vực. Trên lưu vực có nhiều thác nước tự
nhiên với độ chênh cao lớn nên rất phù
hợp để xây dựng các hồ chứa thủy điện.
Hồ chứa thủy điện Bn Kp nằm trên
sơng Srêpơk có diện tích lưu vực đến hồ
là 7980 km2[1] và là hồ chứa thủy điện
lớn thứ 2 ở khu vực Tây Nguyên.
92

Vấn đề dự báo dịng chảy tới hồ là
vơ cùng quan trọng trong cơng tác vận
hành hồ chứa. Nó quyết định tới hiệu
suất phát điện, khả năng cấp nước cho
hạ du và bảo vệ an tồn cơng trình. Cho
đến nay, đã có một số nghiên cứu liên
quan tới dự báo dòng chảy đến hồ Buôn
Kuôp. Tuy nhiên, những nghiên cứu
này chủ yếu kết hợp dự báo đến các hồ
chứa khác như: Buôn Tua Srah, Srêpôk
3 và Srêpôk 4 nhằm phục vụ vận hành
liên hồ chứa, mà chưa có nghiên cứu
nào nghiên cứu dự báo chi tiết cho dịng
chảy lũ đến hồ chứa Bn Kp. Kết
quả nghiên cứu của bài báo sẽ là tài liệu
tham khảo cho công tác vận hành hồ

chứa Buôn Kuôp nhằm nâng cao hiệu
quả kinh tế phát điện đồng thời đảm bảo
an tồn cho cơng trình và hạ du.

Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 18 - năm 2017


Nghiên cứu

Hình 1: Bản đồ vị trí khu vực nghiên cứu

2. CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Cơ sở dữ liệu
Theo u cầu dữ liệu đầu vào mơ
hình là lượng mưa bình quân lưu vực,
bốc hơi bình quân lưu vực, dòng chảy
tại các trạm thuỷ văn của lưu vực nghiên
cứu. Dựa trên tình hình thu thập tài liệu
đối với từng lưu vực bộ phận, số liệu
được lựa chọn dùng để hiệu chỉnh và
kiểm định mơ hình bao gồm các năm
2007, 2008, 2009, của các trạm trên lưu
vực và các trạm đo mưa mượn của lưu
vực lân cận, đây là những năm có đầy
đủ và có sự đồng bộ về số liệu nhất để
tính tốn:

+ Số liệu mưa thực đo thời đoạn Δt
= 6h và số liệu bốc hơi của các trạm:

Đà Lạt, Đăk Nơng, Đức Xun, Thanh
Bình, Bn Ma Thuột, Cầu 14, M Đrắk,
Giang Sơn, Buôn Hồ
+ Số liệu lưu lượng nước giờ tại các
trạm thuỷ văn: Giang Sơn, Đức Xuyên,
Cầu 14
2.2. Phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp chính được sử
dụng trong nghiên cứu này là: phương
pháp thống kê và xử lý số liệu dùng
trong việc phân tích và xử lý số liệu đầu
vào của bài toán; phương pháp mơ hình
tốn dựa vào đặc điểm địa hình lưu vực
sơng Srêpơk, tình hình thu thập số liệu

Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 18 - năm 2017

93


Nghiên cứu

của các trạm đo trên lưu vực, mục tiêu
là dự báo dịng chảy tới hồ Bn Kp
nhằm phục vụ vận hành cho cơng trình.
Do vậy, trong nghiên cứu đã chọn mơ
hình NAM, đưa các trận lũ vào hiệu
chỉnh chọn ra bộ thông tối ưu cho từng
tiểu lưu vực, dựa vào bộ thơng số này
dự báo dịng chảy tới các trạm thuỷ văn

Giang Sơn, thuỷ văn Đức Xuyên và khu
giữa Cầu 14 từ đó sử dụng phương pháp
Muskingum diễn tốn dịng chảy tới hồ
Bn Kp.

3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. Phân chia các tiểu lưu vực
Do thủy điện Buôn Kuôp đi vào
vận hành từ cuối năm 2009, lưu lượng
đến hồ những năm trước được đánh giá
và kiểm định thông qua giá trị đo tại
trạm thủy văn Cầu 14. Lượng dòng chảy
đến hồ thuỷ điện Buôn Kuôp (lưu vực
Cầu 14) là sự tổng hợp của 3 lưu vực bộ
phận. Việc phân chia và tính diện tích
các tiểu lưu vực (Hình 3) được thực hiện
trên phần mềm MapInfo.

Hình 2: Sơ đồ phân chia tiểu lưu vực sông Srêpôk
Bảng 1. Bảng phân chia các tiểu lưu vực và diện tích tương ứng
STT
1
2

Tên lưu vực
Lưu vực Giang Sơn
Lưu vực Đức Xuyên

3

Lưu vực Cầu 14

LƯU VỰC BỘ PHẬN
Khu vực khống chế
Diện tích (km2)
Khống chế bởi trạm thuỷ văn Giang Sơn
3046
Khống chế bởi hồ thuỷ điện Buôn TuaSrah
2920
Lượng nước ra nhập khu giữa của đoạn sông
được giới hạn từ phía dưới 2 trạm thủy văn Giang
2476
Sơn, Đức Xun và phía trên trạm Cầu 14

3.2. Hiệu chỉnh mơ hình NAM
Để xác định bộ thơng số của mơ
hình cho các tiểu lưu vực, nghiên cứu đã
tiến hành mô phỏng, hiệu chỉnh tối ưu
cho 3 trận lũ: Lũ 1: 1h 30/VII/2007 - 19h
31/VIII/2007; lũ 2: 1h 25/X/2007 - 19h
24/XI/2007; lũ 3: 1h 6/IX/2009 - 19h
27/IX/2009 đối với tiểu lưu vực Giang
Sơn và trận lũ từ 6/IX - 27/IX/2009 cho
tiểu lưu vực Đức Xuyên.
94

Các chỉ tiêu chất lượng mô phỏng
được thống kê trong bảng 2. Từ kết quả
hiệu chỉnh mơ hình trong bảng 2 và so
ánh các đường q trình tính tốn và

thực đo trên các hình 4 đến hình 7, cho
thấy bộ thơng số của mơ hình có thể sử
dụng để tính tốn dịng chảy lũ từ mưa
trên lưu vực sơng Srêpơk.

Tạp chí Khoa học Tài ngun và Mơi trường - Số 18 - năm 2017


Nghiên cứu

Hình 3: Biểu đồ so sánh giữa đường quá trình lũ tính tốn với thực đo theo trận lũ
ngày 30/VII-31/VIII/2007 tại trạm Giang Sơn

Hình 4: Biểu đồ so sánh giữa đường q trình lũ tính tốn với thực đo theo trận lũ
ngày 25/X - 24/XI/2007 tại trạm Giang Sơn
Tạp chí Khoa học Tài ngun và Mơi trường - Số 18 - năm 2017

95


Nghiên cứu

Hình 5: Biểu đồ so sánh giữa đường quá trình lũ tính tốn với thực đo theo trận lũ
ngày 06/IX - 27/IX/2009 tại trạm Giang Sơn

Hình 6: Biểu đồ so sánh giữa đường q trình lũ tính tốn với thực đo theo trận lũ
ngày 6/IX đến 27/IX/2009 tại trạm Đức Xun

96

Tạp chí Khoa học Tài ngun và Mơi trường - Số 18 - năm 2017


Nghiên cứu
Bảng 2. Bảng thống kê các chỉ tiêu đánh giá hiệu chỉnh mơ hình
Lưu vực

Trận lũ

1h 30/VII/2007 19h 31/VIII/2007
1h 25/X/2007 Giang Sơn
19h 24/XI/2007
1h 6/IX/2009 19h 27/IX/2009
1h 6/IX/2009 Đức Xuyên
19h 27/IX/2009

NASH

Q max (m3/s)
Tính tốn Thực đo

0.967

688

727

0.837

765

718

0.830

158

152

0.946

297

306

3.3. Kiểm định mơ hình NAM
Để đảm bảo khả năng ứng dụng mơ
hình này vào tính tốn lũ, nghiên cứu đã
tiến hành kiểm định bộ thơng số của mơ
hình thơng qua việc áp dụng chúng để
tính tốn cho các trận lũ: 1h 14/XI/2008
- 19h 21/XII/2008 đối với tiểu lưu vực
Giang Sơn, và trận lũ ngày 30/VII - 23/
VIII/2007 của tiểu lưu vực Đức Xuyên.

Thời gian xuất hiện đỉnh
Tính tốn
Thực đo
7:00:00
13:00:00

8/VIII/2007 8/VIII/2007
13:00:00
19:00:00
7/XI/2007
7/XI/2007
13:00:00
13:00:00
13/IX/2009 13/IX/2009
1:00:00
1:00:00
11/IX/2009 11/IX/2009

Các chỉ tiêu chất lượng mơ phỏng
của mơ hình khi kiểm định được thống
kê trong bảng 3. Với kết quả như trong
bảng 3 và sự phù hợp của đường quá
trình lũ tại các trạm thủy văn Đức Xuyên,
Giang Sơn (hình 8 và 9) cho thấy mơ
hình NAM có khả năng mơ phỏng được
qua trình lũ trên các tiểu lưu vực của lưu
vực sơng Srêpơk.

Hình 7: Biểu đồ so sánh giữa đường q trình lũ tính tốn với thực đo theo trận lũ
Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 18 - năm 2017

97


Nghiên cứu
ngày 14/XI - 4/XII/2008 tại trạm Giang Sơn

Hình 8: Biểu đồ so sánh giữa đường q trình lũ tính toán với thực đo theo trận lũ
ngày 30/VII - 23/VIII/2007 tại trạm Đức Xuyên
Bảng 3. Bảng thống kê các chỉ tiêu đánh giá hiệu chỉnh mơ hình
Lưu vực

Trận lũ

14/XI/2008 21/XII/2008
30/VII/2008 Đức Xun
23/VIII/2007
Giang Sơn

NASH

Q max (m3/s)
Tính tốn Thực đo

0.913

972

905

0.824

1874

1940

3.4. Diễn tốn dịng chảy đến hồ
chứa Bn Kp bằng phương pháp
Muskingum
Q trình hiệu chỉnh và kiểm định
bộ thông số của các lưu vực hồn thành,
tiếp tục tính tốn dịng chảy tới cửa ra
của tồn lưu vực (Cầu 14) bằng phương
pháp diễn tốn Muskingum. Trong q
trình tính tốn này sẽ hiệu chỉnh để tìm
ra các thơng số K và X của đoạn sơng
để tìm ra giá trị K và X thích hợp nhất.
Nhìn chung xu thế của các đường
q trình lũ tính tốn và thực đo khá
98

Thời gian xuất hiện đỉnh
Tính tốn
Thực đo
7:00:00
7:00:00
28/XI/2009
28/XI/2009
7:00:00
1:00:00
5/VIII/2007
5/VIII/2007

giống nhau. Đối với trận lũ 1 giá trị
lớn nhất đều trên 2000 m3/s, nên sai số
đỉnh lũ không lớn. Thời gian xuất hiện

đỉnh lũ tính tốn và thực đo là trùng
nhau 13h ngày 6/VIII/2007. Trận lũ 2
có sườn lũ lên của đường tính tốn có
sự biến động mạnh do kết quả của trận
mưa lớn ngày 18/XI trên lưu vực Đức
Xuyên, sườn xuống đường q trình lũ
tính tốn có xu thế tương tự như đường
quá trình lũ thực đo, tuy vậy giá trị lưu
lượng tính tốn của sườn lũ xuống nhỏ
hơn thực đo điều này sẽ ảnh hưởng đến

Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 18 - năm 2017


Nghiên cứu

sai số tổng lượng. Đỉnh lũ đường tính
tốn thấp hơn đường thực đo, sai số
này có thể do sai sót trong cơng tác đo
đạc, tính tốn số liệu hoặc phương pháp
diễn toán Muskingum chưa phản ánh
được đầy đủ sự biến động của các trận
lũ lớn trên lưu vực. Trận lũ 3 có đường
q trình lũ thực đo và tính tốn có sự
biến đổi rất phức tạp, tuy vậy hai đường
này khá đồng dạng với sườn lũ lên và

sườn lũ xuống của đường q trình lũ
tính tốn khá giống đường quá trình lũ
thực đo, thời gian xuất hiện đỉnh lũ tính

tốn chậm hơn thời gian xuất hiện đỉnh
lũ thực đo là 6h.
Sau khi tìm được bộ thơng số cho
từng trận lũ, lấy trung bình bộ thơng số
cho các trận lũ ta được K=5.7; X=0.25
và đưa vào dự báo.

Bảng 4. Các trận lũ hiệu chỉnh và kiểm định phương pháp diễn toán Muskingum
Trận lũ hiệu chỉnh
Trận lũ kiểm
Lưu vực
Trận lũ 1
Trận lũ 2
Trận lũ 3
định
1. Giang Sơn
2. Đức Xuyên
1h 30/VII/2007 - 1h 14/XI/2008 - 1h 6/IX/2009 - 1h 25/X/2007 3. Khu giữa Cầu 14
19h 25/VIII/2007 19h 21/XII/2008 19h 27/IX/2009 19h 23/XI/2007
4. Cầu 14

Hình 9: Biểu đồ so sánh kết quả tính toán và thực đo lũ 1 trạm thuỷ văn Cầu 14

Hình 10: Biểu đồ so sánh kết quả tính tốn và thực đo lũ 2 trạm thuỷ văn Cầu 14

Tạp chí Khoa học Tài ngun và Mơi trường - Số 18 - năm 2017

99

Nghiên cứu

Hình 11: Biểu đồ so sánh kết quả tính toán và thực đo lũ 3 trạm thuỷ văn Cầu 14

Hình 12: Biểu đồ so sánh kết quả tính tốn và thực đo lũ 4 trạm thuỷ văn Cầu 14

3.5. Dự báo thử nghiệm dòng chảy
lũ tới hồ thủy điện Buôn Kuôp
3.5.1. Phương án dự báo
Chọn trận lũ 23/IX - 24/IX/2008 để
dự báo thử nghiệm.
Thời gian bắt đầu dự báo thử
nghiệm là từ ngày 23/IX/2008. Các
bước dự báo thử nghiệm:
+ Trên cơ sở tài liệu mưa dự báo, bốc
hơi của các trạm trên lưu vực tiến hành
tính tốn lượng mưa, lượng bốc hơi bình
quân các tiểu lưu vực: Giang Sơn, Đức
Xuyên, khu giữa Cầu 14.
+ Kết quả thu được sẽ làm đầu vào
cho mơ hình NAM tính tốn dịng chảy
100

tại mặt cắt cửa ra của từng tiểu lưu vực.
+ Sử dụng phương pháp Muskingum
diễn tốn lượng dịng chảy của các tiểu
lưu vực về hồ thuỷ điện Buôn Kuôp.
Như vậy, để dự báo được dịng chảy
tới hồ thuỷ điện, cần có được các thông
tin dự báo lượng mưa trên lưu vực.

Nghiên cứu đã sử dụng kết quả mưa số
trị trên trang yr.no.
3.5.2. Kết quả dự báo thử nghiệm
a. Dự báo lưu lượng với thời gian
dự kiến 12h

Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 18 - năm 2017


Nghiên cứu

Hình 13: Biểu đồ quá trình dự báo thử nghiệm thời gian dự kiến 12h trạm Cầu 14 từ
23/IX đến ngày 24/IX/2008
Bảng 5. Đánh giá phương án dự báo thử nghiệm tại trạm Cầu 14 với thời gian dự
kiến 12h
Scp

s/σ

η

P%

38.2

0.56

0.83

97

Độ chính xác của
phương án
Đạt

b. Dự báo lưu lượng với thời gian dự kiến 24h

Hình 14: Biểu đồ quá trình dự báo thử nghiệm thời gian dự kiến 24h trạm Cầu 14 từ
23/IX đến ngày 24/IX/2008
Bảng 6. Đánh giá phương án dự báo thử nghiệm tại trạm Cầu 14 với thời gian dự
kiến 24h
Scp

s/σ

η

P%

31

0.47

0.88

97

Độ chính xác của
phương án
Đạt

Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 18 - năm 2017

101


Nghiên cứu

Nhận xét:
- Đối với thời gian dự kiến 12 giờ
lấy dữ liệu mưa dự báo từ trang yr.no,
lưu lượng dự báo tới hồ thuỷ điện Buôn
Kuôp cho kết quả khá tốt so với lưu
lượng thực đo.
- Đối với thời gian dự kiến 24 giờ
lấy dữ liệu mưa dự báo từ trang yr.no,
lưu lượng dự báo cho kết quả kém hơn.
- Với thời gian dự kiến ngắn thì kết
quả dự báo tốt hơn thời gian dự kiến dài.
Với các số liệu Khí tượng, Thủy
văn của các trận lũ trong các năm 2007,
2008, 2009 thu thập được đầy đủ và
đồng bộ để xác định bộ thông số tối
ưu cho các tiểu lưu vực nhằm phục vụ
dự báo lũ đến hồ. Kết quả dự báo đánh
giá với mức đảm bảo của các phương
án dự báo đều lớn hơn 90%, cho thấy
chất lượng của các phương án dự báo là
tốt. Tuy nhiên, để tăng chất lượng của
các phương án dự báo cần kiểm định

với nhiều trận lũ lớn, trung bình, nhỏ và
trên lưu vực cần bổ sung thêm các trạm
đo mưa.
6. KẾT LUẬN
Với việc ứng dụng mơ hình NAM
kết hợp diễn tốn bằng phương pháp
Muskingum trong dự báo dòng chảy
tới hồ cho kết quả tương đối tốt. Mơ
hình NAM mơ phỏng khá tốt q trình
mưa - dịng chảy trên lưu vực, đồng thời
việc diễn tốn Muskingum cho kết quả
đường q trình lũ tính tốn khá phù hợp

với đường q trình lũ thực đo. Các chỉ
tiêu quan trọng như chỉ số NASH, sai số
tổng lượng đều khá cao, đạt yêu cầu về
dự báo. Kết quả dự báo lưu lượng tới hồ
thuỷ điện Srêpôk với thời gian dự kiến
12 giờ có xu thế khá giống với đường
thực đo, với thời gian dự báo 24 giờ cho
kết quả thấp hơn. Sai số đỉnh lũ còn khá
lớn, có thể đưa ra một số ngun nhân
chính như sau: Trong q trình tính tốn
có thể gặp sai sót, việc dị tìm tối ưu
bộ thơng số chưa đạt được hợp lý cao
nhất; Mưa sinh lũ trên lưu vực ln có
sự thay đổi về thời gian và không gian
nên việc xác định lưu lượng đỉnh lũ là
rất khó khăn; Việc mượn bộ thơng số để
tính tốn dịng chảy cho khu giữa Cầu

14 sẽ có sai số nên ảnh hưởng đến kết
quả dự báo.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Bộ Nông nghiệp và Phát triển
Nơng thơn (2006). Báo cáo xây dựng mơ
hình thủy văn thủy lực cho lưu vực sông
Srêpôk.
[2]. Bộ Tài nguyên và Môi trường
(2008). Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về Dự
báo lũ.
[3]. Nguyễn Kim Đồng. “Thuỷ điện
Srêpôk 4 - Thiết kế kỹ thuật”.
[4]. Lê Văn Nghinh, Bùi Cơng Quang,
Hồng Thanh Tùng (2005). Bài giảng “Mơ
hình tốn Thuỷ văn”. Trường Đại học Thuỷ
Lợi, Hà Nội.
[5]. Nguyễn Viết Thi (2006). Giáo
trình “Dự báo thuỷ văn”. Nhà xuất bản Bản
đồ, Hà Nội.

BBT nhận bài: Ngày 21/8/2017; Phản biện xong: Ngày 09/10/2017

102

Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 18 - năm 2017