Nghiên cứu ứng dụng mô hình thông số phân bố gbhm dự báo dòng chảy lũ trên lưu vực sông hương

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

BÙI ĐÌNH LẬP

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THƠNG SỐ PHÂN BỐ
GBHM DỰ BÁO DỊNG CHẢY LŨ TRÊN
LƯU VỰC SÔNG HƯƠNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội – 2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

BÙI ĐÌNH LẬP

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THƠNG SỐ PHÂN BỐ
GBHM DỰ BÁO DỊNG CHẢY LŨ TRÊN
LƯU VỰC SÔNG HƯƠNG
Chuyên ngành: Thủy văn học
Mã số: 60-44-90
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS: Nguyễn Văn Lai
2.

Hà Nội – 2010

TS: Nguyễn Lan Châu


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Đình Lập 16v

1

MC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................... 6
T
1

T
1

MỞ ĐẦU ................................................................................................... 7
T
1

T
1

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH TỐN TRONG DỰ
BÁO DỊNG CHẢY LŨ
T
1

T
1

T
1

T
1

1.1 Tổng quan các nghiên cứu mơ hình tốn thuỷ văn trong dự báo
dòng chảy lũ trên thế giới........................................................................ 11
T
1

T
1

T
1

T
1

1.2 Tổng quan các nghiên cứu mơ hình tốn thuỷ văn trong dự báo

dòng chảy lũ ở Việt Nam. ....................................................................... 14
T
1

T
1

T
1

T
1

1.3 Vấn đề dự báo lũ sông Hương và luận chứng cho việc lựa chọn mơ
hình GBHM............................................................................................. 21
T
1

T
1

T
1

T
1

1.3.1 Một số cơng trình nghiên cứu liên quan đến tính tốn dự báo lũ
lưu vực sông Hương ............................................................................ 21
T

1

T
1

1.3.2 Luận chứng cho việc lựa chọn mơ hình GBHM vào tính tốn và
dự báo dịng chảy lũ sơng Hương ....................................................... 24
T
1

T
1

CHƯƠNG 2
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, QUY LUẬT HÌNH THÀNH LŨ SƠNG
HƯƠNG
T
1

T
1

T
1

T
1

2.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên và quy luật hình thành lũ sơng Hương .... 27
T

1

T
1

2.1.1 Khái quát đặc điểm địa lý tự nhiên lưu vực sông Hương .......... 27
T
1

T
1

2.1.3 Đặc điểm mưa và nhân tố hình thành lũ ................................... 36
T
1

T
1

2.1.4 Đặc điểm dịng chảy lũ sơng Hương......................................... 40
T
1

T
1

2.2 Các thơng tin về mạng lưới trạm điện báo mưa, mực nước và tình
hình hồ chứa trên lưu vực sơng Hương.................................................. 45
T
1

T
1

2.2.1 Tình hình quan trắc sớ liệu khí tượng thuỷ văn trên lưu vực .... 45
T
1

T
1

2.2.2 Các công trình xây dựng trên sông Hương từ trước đến nay.... 46
T
1

T
1

- Nghiªn cøu øng dơng mô hình thông số phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ
trên lưu vực sông Hương


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Đình Lập 16v

2

CHNG 3
MƠ HÌNH GBHM VÀ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG

T
1

T
1

T
1

T
1

3.1 Cơ sở lý luận của mơ hình GBHM (Geomorphology - Based
Hydrological Model) ............................................................................... 49
T
1

T
1

T
1

T
1

3.1.1 Cấu trúc mơ hình GBHM ........................................................... 50
T
1

T
1

3.1.2 Phương pháp mơ phỏng lưu vực trong mơ hình ........................ 54
T
1

T
1

3.2 Ứng dụng kỹ thuật GIS xây dựng các loại bản đồ phục vụ đầu vào
cho mơ hình GBHM ................................................................................ 59
T
1

T
1

T
1

T
1

3.2.2 Xác định outlet và tạo Watershed từ DEM ............................. 63
T
1

T
1

T
1

T
1

3.2.3 Sử dụng phương pháp Pfafstetter Basin Numbering System tạo
các subbasins ...................................................................................... 64
T
1

T
1

T
1

T
1

3.2.4 Tạo bản đồ slope, bedslope và xác định Geo-morphology cho
các subbasins ...................................................................................... 69
T
1

T
1

T

1

T
1

3.2.5 Xây dựng bản đồ phân vùng ảnh hưởng các trạm mưa, soil,
land use cho lưu vực sông Hương. ..................................................... 70
T
1

T
1

T
1

T
1

3.3 Xây dựng mới các phần mềm bổ trợ đầu vào mơ hình ................... 73
T
1

T
1

T
1

T

1

3.3.1 Phần mềm tự động truy vấn dữ liệu mưa, mực nước thực đo từ
CSDL thủy văn tại Trung tâm DBKTTV Trung ương về mơ hình
GBHM. ................................................................................................ 74
T
1

T
1

T
1

T
1

3.3.2 Phần mềm đọc và chuyển đổi dữ liệu mưa số trị dạng grid từ
mô hình dự báo mưa số trị HRM, ETA về mơ hình GBHM. ............... 75
T
1

T
1

T
1

T
1

CHƯƠNG 4
ỨNG DỤNG MƠ HÌNH GBHM LẬP PHƯƠNG ÁN DỰ BÁO LŨ
CHO LƯU VỰC SÔNG HƯƠNG
T
1

T
1

T
1

4.1 Cấu trúc dữ liệu và vận hành mơ hình GBHM. .............................. 77
T
1

T
1

T
1

T
1

4.1.1 Cấu trúc dữ liệu mơ hình GBHM............................................ 77
T
1

T
1

T
1

T
1

4.1.2 Vận hành mơ hình GBHM....................................................... 78
T
1

T
1

T
1

T
1

4.2 Vấn đề hồ chứa trong mơ hình và phương pháp khắc phục ........... 80
T
1

T
1

T

1

T
1

4.2.1 Tiếp cận phân tích mã nguồn, tạo dựng thuật tốn của mơ hình
GBHM. ................................................................................................ 81
T
1

T
1

T
1

T
1

4.2.2 Giải pháp khắc phục vấn đề hồ chứa trong mơ hình GBHM .... 86
T
1

T
1

- Nghiªn cøu ứng dụng mô hình thông số phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ
trên lưu vực sông Hương

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Đình Lập 16v

3

4.3 Hiệu chỉnh bộ thơng số của mơ hình ............................................. 88
T
1

T
1

T
1

T
1

4.3.1 Thơng số trong mơ hình GBHM và phương pháp hiệu chỉnh
thơng số ............................................................................................... 88
T
1

T
1

4.3.2 Hiệu chỉnh thơng số mơ hình ..................................................... 91
T
1

T
1

4.4 Kiểm định và đánh giá khả năng ứng dụng của mơ hình GBHM .. 93
T
1

T
1

T
1

T
1

4.4.1 Tài liệu khí tượng, thủy văn phục vụ kiểm định, đánh giá mơ
hình ...................................................................................................... 93
T
1

T
1

4.4.2 Chỉ tiêu kiểm định mơ hình. ....................................................... 93
T
1

T

1

4.4.3 Kết quả kiểm định và đánh giá khả năng ứng dụng của mơ hình.
............................................................................................................. 95
T
1

T
1

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
T
1

T
1

I. Các kết quả Luận văn đã đạt được. ............................................... 101
T
1

T
1

II. Những đóng góp mới của luận văn .............................................. 102
T
1

T
1

III. Những tồn tại và kiến nghị ......................................................... 103
T
1

T
1

IV. Hướng mở rộng của luận văn ..................................................... 104
T
1

T
1

TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................... 106
T
1

T
1

- Nghiªn cøu ứng dụng mô hình thông số phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ
trên lưu vực sông Hương


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Đình Lập 16v

4

DANH MỤC HÌNH
Hình 3.1 Sơ đồ khối mơ hình thủy văn thơng số phân bố GBHM ....... 50
Hình 3.2: Mơ tả cấu trúc tổng thể hoạt động của mơ hình GBHM ...... 51
Hình 3.3: Phương pháp phân chia “flow intervals” ............................. 53
Hình 3.4: Sự đơn giản hóa sơng suối trong lưới GBHM ...................... 53
Hình 3.5 Sự phân bố mưa trong GBHM: (a) Đa giác thaisơn, (b) quan hệ
diện tích trạm khống chế với cửa ra ...................................................... 54
Hình 3.6: Kiểm tra thơng tin file DEM sơng Hương ............................ 60
Hình 3.7: Thực hiện lệnh “fill” sửa lỗi độ cao trong DEM ................. 60
Hình 3.8: Mơ tả cách tính và tạo bản đồ hướng chảy... ........................ 61
Hình 3.9: Bản đồ hướng chảy lưu vực sơng Hương ............................. 61
Hình 3.10: Bản đồ hội tụ nước lưu vực sơng Hương............................ 62
Hình 3.11: Bản đồ mạng lưới sơng được tạo ra từ DEM ..................... 62
Hình 3.12 Minh họa quá trình xác định outlet và watershed ................ 63
Hình 3.13 Minh họa quá trình phân chia và đánh số lưu vực ............... 65
Hình 3.14 Phần mềm xác định tọa độ outlet các subbasin ................... 68
Hình 3.15 Kết quả quá trình đánh số và phân chia lưu vực ................. 69
Hình 3.16 Bản đồ phân bố mưa lưu vực sông Hương .......................... 71
Hình 3.17 Bản đồ hiện trạng sử dụng đất lưu vực sông Hương ........... 72
(a) từ bản đồ tỷ lệ 1:50.000; (b) từ USGS............................................. 72
Hình 3.18 Bản đồ cấu trúc đất lưu vực sơng Hương ............................ 73
Hình 3.19: Giao diện chính và sơ đồ hoạt động của phần mềm ........... 75
Hình 4.1: Vị trí 5 hồ chứa có tổng dung tích > 106 m3 ......................... 80
Hình 4.2: Sơ đồ thuật toán khắc phục vấn đề hồ chứa trong GBHM ... 87
Hình 4.3 Chiến lược hiệu chỉnh mơ hình nguồn (Duan Q. et al., 2003).89
Hình 4.5: Kết quả bộ thơng số Lansuse-vegetation ............................. 92
Hình 4.6: Kết quả bộ thơng số về đất (soil) .......................................... 92
Hình 4.7...Kết quả q trình mơ phỏng và thực đo trạm Kim Long ... 98

Hình 4.14 Sơ đồ minh họa hướng mở rộng của luận văn ................... 105
TU
1

T
1
U

TU
1

T
1
U

TU
1

T
1
U

TU
1

T
1
U

TU

1

T
1
U

TU
1

T
1
U

TU
1

T
1
U

TU
1

T
1
U

TU
1

T
1
U

TU
1

T
1
U

TU
1

T
1
U

TU
1

T
1
U

TU
1

T
1

U

TU
1

T
1
U

TU
1

T
1
U

TU
1

T
1
U

TU
1

TU
1

T

1
U

T
1
U

TU
1

T
1
U

TU
1

T
1
U

TU
1

P
U

U
P

P
U

T
1
P

TU
1

T
1
U

TU
1

T
1
U

TU
1

TU
1

T
1
U

T
1
U

TU
1

TU
1

T
1
U

T
1
U

- Nghiên cứu ứng dụng mô hình thông số phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ
trên lưu vực sông Hương


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Đình Lập 16v

5

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.2: Tần suất xuất hiện lượng mưa tháng >100 mm.................... 38
Bảng 2.3: Lượng mưa trung bình tháng và năm (mm) ........................... 39
Bảng 2.4: Số ngày mưa trung bình tháng ............................................... 40
Bảng 2.5: Thời gian không mưa liên tục dài nhất................................... 40
Bảng 2.6: Lượng mưa ngày lớn nhất ...................................................... 40
Bảng 2.7: Thời gian mưa ngày lớn nhất ................................................ 40
Bảng 2.8: Đặc trưng dịng chảy năm của một số sơng chính ................ 41
Bảng 2.9: Giá trị mưa năm, dịng chảy năm (trung bình nhiều năm) ..... 41
Bảng 2.10: Đặc trưng dòng chảy lũ lớn nhất ở một số lưu vực ............. 43
Bảng 2.11: Cường suất lũ lên, xuống của các trạm lũ lớn nhất .............. 44
Bảng 2.12: Thời gian và tốc độ truyền lũ .............................................. 44
Bảng 2-13: Danh sách điểm đo mưa trên lưu vực sông Hương ............. 45
Bảng 2-14: Danh sách trạm thuỷ văn lưu vực sông Hương ................... 46
Bảng 2.15: Hiện trạng các hồ chứa trên lưu vực sông Hương............... 48
Bảng 4.1: Kết quả mô phỏng qua các năm tại trạm Kim Long .............. 95
Bảng 4.2: Kết quả kiểm định năm 2009, 2010 tại trạm Kim Long ........ 96
TU
1

T
1
U

TU
1

T
1
U

TU
1

T
1
U

TU
1

TU
1

TU
1

T
1
U

T
1
U

T
1
U

TU
1

T
1
U

TU
1

T
1
U

TU
1

T
1
U

TU
1

TU
1

T
1
U

T

1
U

TU
1

T
1
U

TU
1

T
1
U

TU
1

T
1
U

TU
1

TU
1

T
1
U

T
1
U

TU
1

T
1
U

- Nghiên cứu ứng dụng mô hình thông số phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ
trên lưu vực sông Hương


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Đình Lập 16v

6

LI CẢM ƠN
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật “Nghiªn cøu øng dụng mô hình thông số
phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ trên lưu vực sông Hương ó c
hon thành theo đúng tiến độ của đề cương nghiên cứu, được Hội đồng
Khoa học và Đào tạo của Khoa Thuỷ văn và Tài nguyên nước phê duyệt.

Luận văn được hình thành với hy vọng có thể tìm ra thêm một phương
án dự báo mới hiện đại đáp ứng yêu câu nâng cao chất lượng dự báo lũ
sơng Hương hiện có tại Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương, phục vụ
cho cơng tác phịng lũ và giảm nhẹ thiên tai.
Để hồn thành Luận văn này, tác giả xin chân thành cảm ơn những
ý kiến chỉ bảo quý báu và sự hướng dẫn nhiệt tình của PGS.TS Nguyễn
T
0

T
0

Văn Lai - Khoa Thuỷ văn và Tài nguyên nước, Trường Đại học Thuỷ
lợi và TS. Nguyễn Lan Châu – Trung tâm Dự báo KTTV-TƯ trong
suốt quá trình làm Luận văn. Đồng thời, tác giả cũng xin cảm ơn các
đồng nghiệp phòng Dự báo Thuỷ văn - Trung tâm Dự báo KTTV-TƯ;
các thầy cô giáo của Khoa Thuỷ văn và Tài nguyên nước, Phòng Đào tạo
Đại học và sau đại học; tập thể Lớp cao học 16V Trường Đại học Thuỷ
lợi đã giúp đỡ, đóng góp những ý kiến hữu ích, tạo điều kiện thuận lợi về
thời gian cho tác giả trong quá trình thực hiện Luận văn.
Do thời gian eo hẹp, kinh nghiệm nghiên cứu cịn ít nên Luận văn
này khơng tránh khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong tiếp tục nhận
được những ý kiến đóng góp, chỉ bảo của các thầy cơ giáo và các đồng
nghiệp để quá trình học tập, nghiên cứu được hoàn thiện hơn.
Hà Nội, ngày 12 tháng 11 nm 2010
Hc viờn:
Bựi ỡnh Lp
- Nghiên cứu ứng dụng mô hình thông số phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ
trên lưu vực sông Hương

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

7

Bùi Đình Lập 16v

M ĐẦU
1. BỐI CẢNH RA ĐỜI VÀ TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN VĂN.
Trong những năm gần đây do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu tồn
cầu, các hiện tượng khí tượng thủy văn ở nước ta đang ngày càng diễn
biến phức tạp hơn, thiên tai nghiêm trọng với những biểu hiện bất
thường xảy ra ngày càng nhiều. Lưu vực sông Hương cũng khơng nằm
ngồi quy luật đó. Lũ lụt, ngập úng xảy ra hàng năm từ các đợt mưa lớn
đã gây thiệt hại đáng kể về người và tài sản của người dân sống trên lưu
vực, đặc biệt là thành phố Huế, ước tính có khoảng 2/3 số dân ở Huế
phải chịu ảnh trực tiếp từ lũ lụt ngập úng gây ra.
Dự báo lũ trong sông và cảnh báo ngập lụt trong thành phố Huế
giữ vai trị chính và đặc biệt quan trọng trong cơng tác phịng chống và
giảm nhẹ thiên tai của tỉnh cũng như của trung ương, nhưng do điều kiện
khách quan lưu vực có địa hình dốc, sơng ngắn, khơng có vùng đệm lại
nằm trong vùng có lượng mưa phong phú nên những trận lũ lớn xảy ra
thường có tính chất rất phức tạp. Lũ lên nhanh, cường suất lớn, thời gian
truyền lũ ngắn là một thách thức lớn đối với công tác dự báo lũ trên lưu
vực sơng Hương.
Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu từ các để tài, dự án của các cơ
quan, các viện nghiên cứu cũng như từ các cá nhân khác nhau về lĩnh
vực dự báo lũ sông Hương và cảnh báo ngập lụt cho thành phố Huế,
phần lớn các nghiên cứu đều cho kết quả mô phỏng tương đối tốt, nhưng
lại chú trọng nhiều đến tính tốn và xây dựng bản đồ ngập lụt thành phố

Huế. Các mơ hình thuỷ văn dùng để tính tốn, dự báo cho thượng lưu
sơng Hương chủ yếu là mơ hình thơng số tập trung, hầu như không sử
dụng công nghệ hiện đại GIS kết hợp với mơ hình thủy văn thơng số
phân bố để xét đến các thành phần gây ảnh hưởng đến dòng chảy như a
- Nghiên cứu ứng dụng mô hình thông số phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ
trên lưu vực sông Hương


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

8

Bùi Đình Lập 16v

hỡnh, thảm phủ, thổ nhưỡng..., điều đó đã phần nào làm giảm độ chính
xác của kết quả dự báo, nhất là với lưu vực mà dòng chảy lũ bị ảnh
hưởng mạnh mẽ bởi địa hình, thảm phủ như lưu vực sơng Huơng.
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của
công nghệ thông tin, sự ra đời của các siêu máy tính với khả năng tính
tốn siêu cao, hệ thống thông tin địa lý GIS đã được phát triển mạnh mẽ
và ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau đem lại nhiều thành tựu to lớn.
Trong lĩnh vực thủy văn, một loạt mơ hình tốn địi hỏi khối lượng tính
tốn lớn kết hợp với thơng tin địa lý GIS đã ra đời, có thể kể đến các mơ
hình thủy văn thông số phân bố tiêu biểu như Marine, Dimosop, Mike
She, Gbhm...
Trong khuôn khổ Luận văn thạc sỹ, Luận văn lựa chọn ứng dụng
mơ hình thơng số phân bố GBHM (Geomorphology - Based

Hydrological Model) của trường đại học Tokyo Nhật Bản vào dự báo
lũ cho lưu vực sông Hương với hy vọng có thể tìm ra thêm một phương

án dự báo mới để đa dạng hoá các phương án dự báo lũ sơng Hương hiện
có tại Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương, cùng với các phương pháp
truyền thống nhằm phục vụ cho cơng tác phịng lũ và giảm nhẹ thiên tai
được tốt hơn.
2. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG CỦA LUÂN VĂN.
Xây dựng được một phần mềm tự động kết xuất các loại số liệu
như (mưa, mực nước, mưa dự báo HRM...) từ CSDL của Trung tâm
DBKTTV Trung ương chuyển đổi làm đầu vào cho mơ hình GBHM,
nghiên cứu ứng dụng thành cơng mơ hình GBHM dự báo lũ hạn ngắn
cho lưu vực sơng Hương tính đến trạm Kim Long. Đánh giá khả năng
ứng dụng mơ hình này trong dự báo tác nghiệp tại Trung tâm Dự báo
Khí tượng Thuy vn Trung ng.
- Nghiên cứu ứng dụng mô hình thông số phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ
trên lưu vực sông Hương


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

9

Bùi Đình Lập 16v

3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU.
•

Khơng gian nghiên cứu: Luận văn nghiên cứu q trình hình

thành lũ trên lưu vực sơng Hương tính đến trạm thuỷ văn Kim Long.
•

Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu, ứng dụng mơ hình thuỷ

văn GBHM kết hợp cơng nghệ GIS dự báo dịng chảy lũ trên lưu vực
sơng Hương tính đến trạm Kim Long.
4. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
•

Phương pháp thống kê được sử dụng trong việc phân tích tài

liệu lũ trên hệ thống sơng Hương.
•

Phân tích tổng hợp nhằm đánh giá căn ngun và sự hình thành

lũ trên lưu vực.
•

Kỹ thuật lập trình máy tính bằng ngơn ngữ FORTRAN và

VISUAL STUDIO. NET.
•

Ứng dụng phần mềm MAPINFO, ArcGIS và đặc biệt là phần

mềm ArcInfo Workstation để phân tích thơng tin về bản đồ độ cao số
(Dem), bản đồ sử dụng đất (land use) và bản đồ đất (soil), tạo ra dữ liệu
dạng lưới (grid) làm đầu vào cho mơ hình GBHM như bản đồ mạng sơng,
bản đồ các lưu vực con…
•

Nghiên cứu lý thuyết và phân tích thuật tốn, cấu trúc mơ hình

từ mã nguồn, tiến tới làm chủ mơ hình, hiểu được ý nghĩa các tham số,
dữ liệu vào ra nhằm phục vụ cho cơng việc hiệu chỉnh, tự động hóa dữ
liệu phục vụ mơ hình.
•

Kế thừa các nghiên cứu đã có nhằm phát huy những kết quả đã

đạt được nâng cao chất lng Luõn vn.

- Nghiên cứu ứng dụng mô hình thông số phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ
trên lưu vực sông Hương


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

10

Bùi Đình Lập 16v

5. CẤU TRÚC LUẬN VĂN.
Cấu trúc của Luận văn bao gồm các phần sau:
Mục lục.
Mở đầu:
Chương 1: Tổng quan các nghiên cứu mơ hình tốn trong dự
báo dịng chảy lũ.
Chương 2: Điều kiện tự nhiên, quy luật hình thành lũ sơng
Hương.
Chương 3: Mơ hình GBHM và nghiên cứu ứng dụng.

Chương 4: Ứng dụng mơ hình GBHM lập phương án dự báo lũ
cho lưu vực sông Hương.
Kết luận và kiến nghị.
Tài liệu tham kho.
Ph lc.

- Nghiên cứu ứng dụng mô hình thông số phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ
trên lưu vực sông Hương


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

11

Bùi Đình Lập 16v

CHNG 1
TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH TỐN
TRONG DỰ BÁO DỊNG CHẢY LŨ
1.1 Tổng quan các nghiên cứu mơ hình tốn thuỷ văn trong dự
báo dịng chảy lũ trên thế giới.
Mơ hình tốn thủy văn là kỹ thuật mơ tả các quy luật vận động của
nước trong thiên nhiên bằng hệ thống các phương trình tốn học, lơgíc
và giải chúng bằng kỹ thuật số trên các máy tính. Kỹ thuật mơ hình tốn
cho phép các nhà nghiên cứu đi sâu xem xét, đánh giá, định lượng nhiều
đặc trưng, yếu tố, hiện tượng khá phức tạp của hệ thống ở cả tầm vi mơ
và vĩ mơ.
Từ góc độ nhận thức về đối tượng nghiên cứu là tài nguyên nước
và môi trường các mơ hình tốn thuỷ văn có thể phân biệt theo ba loại
như sau:

o Mơ hình ngẫu nhiên (Stochacstic model)
o Mơ hình tất định (Deterministic model)
o Mơ hình tất định-ngẫu nhiên (Deterministic-stochacstic model)
Theo Dawdy (Dawdy D.R. -1969) mơ hình tốn ngẫu nhiên trong
thuỷ văn là một phương pháp tương đối mới. Sự khởi đầu của nó có thể
tính từ khi Hazen chứng minh khả năng áp dụng lý thuyết xác suất,
thống kê tốn học vào phân tích các chuỗi dịng chảy sơng ngịi (1914).
Năm 1949 Krisski và Menkel đã sử dụng mơ hình Marcov để tính tốn
q trình dao động mực nước của biển Kaspien (Liên Xơ).

- Nghiªn cøu øng dụng mô hình thông số phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ
trên lưu vực sông Hương


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

12

Bùi Đình Lập 16v

Vo những năm 60 của thế kỷ trước có thể xem như các mơ hình
tốn thủy văn ngẫu nhiên mới chính thức được phát triển. Năm 1962
Svanidze đã sử dụng phương pháp Konte – Carlo có xét đến những mối
quan hệ bậc một của các chuỗi dịng chảy sơng ngịi. Năm 1962, trong
chương trình phát triển nguồn nước của Trường Đại học Havard
(Thomas H.A. vỡ Fiering M.B.) đã sử dụng mô hình tự hồi quy vào tạo
chuỗi dịng chảy tháng phục vụ cho tính tốn thiết kế các hệ thống kho
nước. Năm 1963 (Matalas N.C.) đã sử dụng mơ hình trung bình trượt
(moving average models) vào tính tốn dịng chảy từ những trận mưa kỳ
trước. Sau đó là một loạt mơ hình ngẫu nhiên khác ra đời và được ứng

dụng vào tính tốn thủy văn, dự báo thủy văn.
Các mơ hình thuỷ văn tất định dựa trên phương pháp toán học và sử
dụng máy tính làm cơng cụ tính tốn là cách tiếp cận hiện đại trong tính
tốn q trình dịng chảy trên lưu vực và hệ thống sông. Việc ra đời các
mơ hình thuỷ văn tất định đã mở ra một hướng mới cho tính tốn thuỷ
văn, góp phần giải quyết các khó khăn về số liệu thuỷ văn cũng như
nâng cao độ chính xác của tính tốn cho quy hoạch và thiết kế các cơng
trình thuỷ lợi, thuỷ điện, khắc phục một số khó khăn mà phương pháp
tính tốn thuỷ văn cổ điển chưa giải quyết được.
Phương pháp mô hình tốn tất định ra đời tương đối sớm và dần
dần hình thành hai hướng nghiên cứu: hướng mơ hình tốn dạng hộp đen
và hướng mơ hình tốn dạng hộp xám (hay cịn gọi là mơ hình nhận
thức). Trong mơ hình nhận thức cịn phân ra mơ hình tham số tập trung
và mơ hình tham số phân bố.
Trong mơ hình hộp đen lưu vực được coi là một hệ thống động lực.
Nhìn chung, cấu trúc của các mơ hình hộp đen là hồn tồn khơng biết

- Nghiªn cøu øng dơng mô hình thông số phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ
trên lưu vực sông Hương


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

13

Bùi Đình Lập 16v

trc. Mối quan hệ giữa lượng vào và lượng ra của hệ thống thể hiện
thông qua một hàm truyền (hàm ảnh hưởng, hàm tập trung nước …)
được xác định từ tài liệu thực đo lượng vào và lượng ra của hệ thống.

Một trong những mơ hình tốn thủy văn dạng hộp đen vẫn cịn dùng
nhiều là mơ hình đường lưu lượng đơn vị, mơ hình đường lưu lượng đơn
vị lần đầu tiên do Sherman đưa ra vào năm 1932 để tính tốn q trình
dịng chảy mặt từ q trình mưa hiệu quả (lượng mưa sau khi khấu trừ
tổn thất). Mơ hình này được ứng dụng phổ biến ở Mỹ và các nước Tây
Âu dưới các dạng thức khác nhau. Những giả thiết cơ bản của mơ hình
đường lưu lượng đơn vị là tính chất tuyến tính và tính bất biến theo thời
gian.
Mơ hình nhận thức ra đời sau mơ hình hộp đen, nhưng đã phát triển
rất mạnh mẽ và ứng dụng rất rộng rãi trong lĩnh vực thủy văn. Mơ hình
tất định nhận thức xuất phát từ sự hiểu biết về nhận thức một cách rõ
ràng từng thành phần của hệ thống thuỷ văn để tiếp cận hệ thống bằng
phương pháp mơ phỏng, thí dụ như là mơ phỏng các q trình tổn thất,
quá trình trữ nước, quá trình tập trung dịng chảy trên lưu vực và trong
sơng, . . . từ đó xây dựng sơ đồ cấu trúc mơ hình để tính tốn dịng chảy
lưu vực. Trong mơ hình nhận thức, nếu dựa vào đặc tính biểu thị của các
tham số ta có thể chia mơ hình ra loại mơ hình tham số tập trung và mơ
hình tham số phân phối. Những mơ hình tham số tập trung thường dùng
các phương trình vi phân thường để diễn tả mối quan hệ giữa lượng vào
và lượng ra của hệ thống chỉ phụ thuộc vào thời gian. Vì vậy, trong các
mơ hình tham số tập trung không xét đến sự phân bố của lượng mưa,
dịng chảy, tính chất thấm của đất và các yếu tố thủy văn, khí tượng khác
theo khơng gian, chúng được thay thế bằng những giá trị bình quân theo
diện tích, chúng đều là hàm số của thời gian. Nói một cách khác, tất cả
- Nghiªn cøu øng dơng mô hình thông số phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ
trên lưu vực sông Hương


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

14

Bùi Đình Lập 16v

cỏc đặc trưng của lưu vực được tập trung về một điểm. Trong khi đó các
mơ hình tham số phân phối mô tả các mối quan hệ giữa những yếu tố của
hệ thống bằng các phương trình vi phân đạo hàm riêng, nghĩa là các
phương trình chứa cả biến thời gian và không gian.
Trong những thập kỷ gần đây do yêu cầu thực tiễn đã có loại mơ
hình tốn có cấu trúc tất định-ngẫu nhiên ra đời. Những mơ hình này
được phát triển trên cơ sở hợp nhất giữa hai loại mơ hình trên tạo nên cơ
chế hoạt động nhiễu-mưa-dịng chảy. Những nghiên cứu sự tương đồng
về cấu trúc giữa các mơ hình tất định dạng bể chứa với mơ hình ngẫu
nhiên dạng ARMA(p,d,q) vào những năm 70, 80 của thế kỷ này khơng
chỉ tạo cơ sở cho những mơ hình mới ra đời mà còn mở ra nhiều triển
vọng cho việc ứng dụng các mơ hình tốn trong thuỷ văn, nhất là phương
pháp hiệu chỉnh tham số mơ hình.
1.2

Tổng quan các nghiên cứu mơ hình tốn thuỷ văn trong dự

báo dòng chảy lũ ở Việt Nam.
Ở Việt Nam, việc ứng dụng phương pháp mơ hình tốn vào nghiên
cứu, tính tốn trong thủy văn có thể xem như được bắt đầu từ cuối những
năm 60, qua việc ủy ban sông Mêkông ứng dụng các mơ hình như
SSARR (Rokwood D.M. Vol.1 - 1968) của Mỹ, mơ hình DELTA của
Pháp (Ban thư ký sơng Mê Cơng 1980) và mơ hình tốn triều của Hà
Lan vào tính tốn, dự báo dịng chảy sơng Mêkơng. Song, chỉ sau ngày
miền Nam được hồn tồn giải phóng (1975), đất nước thống nhất thì
phương pháp này mới ngày càng thực sự trở thành cơng cụ quan trọng

trong tính toán, dự báo thủy văn ở nước ta. Ngày nay, trước những thành
tựu khoa học, kỹ thuật, sự có mặt của ảnh mây vệ tinh phân giải cao, sự
phát triển của hệ thống rađar thời tiết, mạng lưới đo mưa t ng v s

- Nghiên cứu ứng dụng mô hình thông số phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ
trên lưu vực sông Hương


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

15

Bùi Đình Lập 16v

phỏt triển của cơng nhệ GIS, đặc biệt là sự có mặt của các siêu máy tính
điện tử đã có ảnh hưởng sâu sắc đến khoa học thủy văn. Mơ hình tốn
thủy văn ứng dụng trong dự báo dịng chảy lũ đã ngày một hồn thiện
hơn, khảng định rõ vài trị của mình trong lĩnh vực dự báo dịng chảy lũ.
Các mơ hình tốn thủy văn hiện đang được nghiên cứu và ứng dụng
có kết quả ở nước ta trong dự báo dịng chảy lũ có thể kể đến các loại mơ
hình sau:
1. Các mơ hình Mưa-dịng chảy (Rainfall-runoff) có thể kể đến
như TANK, LTANK, SSARR, NAM, Mike11-Nam, Hec-Hms, Marine,
DIMOSOP...
+) Mô hình Tank: Lưu vực được mơ phỏng bằng chuỗi các bể
chứa xếp theo tầng và cột phù hợp với hình dạng lưu vực, cấu trúc thổ
nhưỡng, địa chất,…Mưa trên lưu vực được xem như lượng vào của bể
chứa trên cùng. Mỗi bề chứa đều có một cửa ra ở đáy. Mơ hình đơn giản
nhất là kiểu cột bể TANK đơn: 4 bể trên một cột. Phù hợp cho các lưu
vực nhỏ có độ ẩm cao. Mơ hình phức tạp hơn là mơ hình TANK kép

gồm một số cột bể mơ phỏng q trình hình thành dịng chảy trên lưu
vực, và các bể mơ tả q trình truyền sóng lũ trong sông.
Ưu điểm: Ứng dụng tốt cho lưu vực vừa và nhỏ. Khả năng mơ
phỏng dịng chảy tháng, dịng chảy ngày, dịng chảy lũ. Nhược điểm: có
nhiều thơng số nhưng khơng rõ ý nghĩa vật lý nên khó xác định
trực tiếp. Việc thiết lập cấu trúc và thơng số hóa mơ hình chỉ có thể thực
hiện được sau nhiều lần thử sai, địi hỏi người sử dụng phải có nhiều
kinh nghiệm và am hiểu mơ hình. Mơ hình TANK hiện đang được ứng
dụng dự báo ngắn hạn quá trình lũ cho hầu hết các sơng suối của Việt
Nam.

- Nghiªn cøu øng dụng mô hình thông số phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ
trên lưu vực sông Hương


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

16

Bùi Đình Lập 16v

+) Mơ hình Marine: Mơ hình thuỷ văn MARINE do Viện Cơ học
chất lỏng Toulouse (Pháp) xây dựng và được chuyển giao cho Viện Cơ
học trong khuôn khổ của đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ KC.0813 với sự hỗ trợ của Dự án FLOCODS. Mô hình được viết bằng ngôn
ngữ Fortran 6.0. MARINE là mô hình có thông số phân bố , toàn bộ lưu
vực nghiên cứu được chia thành các ô lưới vuông có kích cỡ bằng nhau .
Mô hình tính toán dòng chảy dựa trên phương trình bảo toàn khối lượng
và phương thức thấm Green Ampt . Mỗi ô lưới có thông số riêng , nhận
một giá tr ị mưa và dòng chảy được hình thành trên t ừng ô. Cuối cùng,
mô hình MARINE liên kết các ô lưới lại với nhau theo hư ớng chảy tạo

mạng sông và tính toán dòng chảy tại cửa ra của các lưu vực.
Mơ hình MARINE dự báo tốt các cơn lũ sinh ra do mưa trên lưu
vực nhỏ, nhưng đòi hỏi phải có số liệu địa hình, thổ nhưỡng, lớp phủ,
mạng lưới trạm khí tượng thủy văn đủ dày, đặc biệt phải dự báo được
mưa với độ phân giải cao. Hiện tại mơ hình Marine đang được ứng dụng
dự báo cho lưu vực sông Đà và thử nghiệm cho lưu vực sơng Hương.
+) Mơ hình DIMOSOP: (Distributed hydrological model for the
special observing period) Sử dụng dữ liệu dạng điểm của các trạm đo
mưa trong lưu vực hoặc sử dụng kết quả dự báo dưới dạng ô lưới (grid)
là đầu ra của các mơ hình dự báo thời tiết như MM5 và BOLAM để dự
báo lũ. Cấu trúc chính của mơ hình dựa trên quan điểm chia lưu vực tính
tốn ra thành một hệ thống các ơ lưới. Kích thước của mỗi ô lưới phụ
thuộc vào mức độ chi tiết của số liệu thu thập cũng như u cầu tính tốn.
Mỗi một ô lưới trên lưu vực đều được đặc trưng bởi một yếu tố thủy văn
nào đó, có thể là một phần tử của lưu vực, có thể là một phần tử của sông,
hay là một phần tử của hồ chứa ... Đầu vào của mơ hình này ngồi lượng
mưa cịn là bản đồ địa hình dưới dạng DEM, bản hin trng s dng
- Nghiên cứu ứng dụng mô hình thông số phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ
trên lưu vực sông Hương


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

17

Bùi Đình Lập 16v

t, loại đất dưới dạng ơ lưới Grid (vì đây là mơ hình thủy văn phân bố),
và các loại cơng trình cũng như quy trình vận hành của các cơng trình.
Đầu ra của mơ hình chính là lưu lượng hay mực nước lũ tại bất kỳ một ô

lưới nào (điểm nào) trên lưu vực chứ không phải hạn chế chỉ tại một vị
trí như các mơ hình thủy văn thơng số gộp đưa ra.
Ưu điểm: Khả năng sử dụng thông tin toàn cầu như bản đồ đất, hiện
trạng sử dụng đất, ảnh vệ tinh để mô phỏng lưu vực đặc biệt hữu ích cho
các lưu vực liên quốc gia, khi mà thông tin về lưu vực ở phần quốc gia
kia không thu thập được hoặc thu thập được nhưng khơng chính xác vì
đầu vào của mơ hình như đã nêu trên tồn ở dạng ơ lưới. Có khả năng
kết nối với các mơ hình khí tượng BOLAM và MM5 để kéo dài thời gian
dự báo phục vụ vận hành tối ưu hệ thống hồ chứa. Một lần chạy mơ hình
sẽ cho kết quả dự báo của nhiều trạm, nhiều vị trí khác nhau với thời
gian dự báo lên đến 5 ngày. Hiện tại đang sử dụng dự báo lũ trung hạn
cho hệ thống sơng Hồng và sơng Thái Bình. Đây là mơ hình được đánh
giá rất khả quan cần được nghiên cứu áp dụng cho các lưu vực khác.
2. Các mô hình thủy lực có thể kể đến như KRSAL/VRSAP,
MIKE11-HD, MIKE-21, HEC-RAS, ISIS...
Trước những năm 1990 chương trình do các chuyên gia Việt Nam
viết ra được dùng rộng rãi nhất là: VRSAP (Viêtnam River System and
Planing) do GS Nguyễn Như Khuê viết, và KOD (không ổn định) do GS
Nguyễn Ân Niên viết, ngồi ra cịn một số chương trình khác nữa tính
truyền mặn hoặc tính tốn thiết kế kênh. Chương trình VRSAP giải hệ
phương trình Saint – Vernant theo sơ đồ sai phân ẩn, chương trình KOD
giải hệ phương trình Saint – Vernant theo sơ đồ sai phân hiện. Cả hai
chương trình này đều liên tục được bổ xung, hồn thiện tớnh toỏn cho

- Nghiên cứu ứng dụng mô hình thông số phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ
trên lưu vực sông Hương


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

18

Bùi Đình Lập 16v

mng lưới sơng, tính truyền lũ, tính truyền mặn và tính tốn phục vụ
quản lý vận hành hệ thống cơng trình thuỷ lợi. Sau 1990 các phần mềm
nhập từ nước ngoài thông qua các dự án tài trợ, hoặc tải miễn phí từ
mạng Internet có: dịng mơ hình MIKE (11, 21), UNET, CANALMAN,
HEC-RAS... các phần mềm này đã thành sản phẩm thương mại nên có
chung đặc điểm là giao diện rất đẹp, có nhiều tính năng, nhưng là phần
mềm thương mại nên khơng có chương trình nguồn, chương trình cũng
được nâng cấp hàng năm, nên người dùng phải luôn cập nhật thơng tin
để ứng dụng chương trình.
+) Phần mềm HEC-RAS đựơc thiết kế để thực hiện các tính tốn
thuỷ lực một chiều cho tồn bộ một hệ thống sơng tự nhiên và hệ thống
kênh mương nhân tạo với ba chức năng chính sau :
(1) Tính tốn mực nước mặt cắt dọc kênh cho dịng ổn định;
(2) Mơ phỏng dịng khơng ổn định (phát triển mơ hình UNET của
Dr. RobertL. Barkau (Barkau, 1992 ), giải hệ phương trình Saint –
Vernant theo sơ đồ sai phân ẩn.
(3) Tính tốn vận chuyển bùn cát.
Ưu điểm: Phần mềm được thiết kế để phục vụ cho nhu cầu làm việc
trong môi trường sử dụng đa mục tiêu. Hệ thống bao gồm giao diện đồ
hoạ, các thành phần phân tích thuỷ lực tách biệt, phần lưu trữ dữ liệu và
các năng lực quản lí, đồ hoạ và các tính năng thực hiện báo cáo. Là phần
mềm miễn phí có thể tải từ mạng Internet, rất dễ ứng dụng tính tốn cho
mạng lưới sơng đơn giản (khơng q nhiều mặt cắt và cống, đập...).
+) Mơ hình KRSAL (1978)/VRSAP(1994) là mơ hình tốn thuỷ
lực mạng sơng do PGS Nguyễn Như Kh xây dựng. Đây là mơ hình
tốn thuỷ lực được kiểm chứng ứng dụng có hiệu quả trong lĩnh vc thu

- Nghiên cứu ứng dụng mô hình thông số phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ
trên lưu vực sông Hương


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

19

Bùi Đình Lập 16v

li hiện nay ở nước ta. Với cấu trúc mơ hình được xây dựng là giải hệ
phương trình dịng chảy khơng ổn định mộ chiều Saint Venant dạng đầy
đủ, được giải bằng phương pháp sai phân hữu hạn theo sơ đồ ẩn 4 điểm,
cho phép tính tốn thuỷ lực hệ thống sơng ngịi phức tạp có đầy đủ các
yếu tố: dịng sơng, kênh, cơng trình thuỷ lợi các loại, hồ chứa, đồng
ruộng chịu ảnh hưởng của lũ, mưa, thuỷ triều, xâm nhập mặn. Năm 1994
mơ hình cập nhật thêm phần diễn tốn mặn làm cho mơ hình phong phú
thêm về tính năng, cho phép ứng dụng mơ hình trong bài tốn tổng thể lũ,
kiệt và mặn.
Ưu điểm: Mơ hình hiện nay được nhiều người sử dụng do đây mà
mơ hình mã nguồn mở nên được những người dùng có thể tiếp tục phát
triển, hồn thiện cho từng bài tốn cụ thể. Mơ hình này được viết bằng
ngơn ngữ FORTRAN-77 nên đã và đang được nhiều người nghiên cứu
chuyển đổi sang giao diện WINDOW thân thiện với người sử dụng. Mơ
hình này được ứng dụng nhiều đối với các đồng bằng lớn ở nước ta như
sơng Hồng-sơng Thái Bình, sơng Mê kơng, sơng Đồng Nai, và Hương…
+) Mơ hình Mike11: Là mơ hình thuộc bộ phần mềm Mike do DHI
Water & Environment phát triển, là gói phần mềm dùng để mơ phỏng
dịng chảy, chất lượng nước và vận chuyển bùn cát ở các cửa sông, sông,
kênh tưới và các vật thể nước khác.

Mô-đun thủy động lực (HD) là một phần trọng tâm của mơ hình
MIKE 11 và hình thành cơ sở cho hầu hết các mô-đun khác bao gồm Dự
báo lũ, Tải khuyếch tán, Chất lượng nước và các mô-đun vận chuyển
bùn cát khơng, có cố kết.
Các cơng trình được mơ phỏng trong MIKE 11-HD bao gồm:
- Đập ( đập đỉnh rộng, đập tràn).
- Cớng (cớng hình chữ nhật, hình tròn...)
- Nghiªn cứu ứng dụng mô hình thông số phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ
trên lưu vực sông Hương


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

20

Bùi Đình Lập 16v

- Bơm
- Hồ chứa
- Công trình điều tiết
- Cầu...
Ưu điểm: Là mơ hình động lực một chiều, thân thiện với người sử
dụng nhằm phân tích chi tiết, thiết kế, quản lý, vận hành cho sông cũng
như hệ thống kênh dẫn đơn giản và phức tạp. Với môi trường đặc biệt
thân thiện với người sử dụng, linh hoạt và tốc độ, MIKE 11 cung cấp
một môi trường thiết kế hữu hiệu về kỹ thuật cơng trình, tài ngun nước,
quản lý chất lượng nước và các ứng dụng quy hoạch.
3. Kết hợp của mơ hình tốn thuỷ văn-thuỷ lực: Việc kết nối các
mơ hình tốn thuỷ văn (mưa rào-dịng chảy) với mơ hình thuỷ lực hoặc
một phương pháp diễn tốn lũ trong sơng đơn giản nào đó để mơ phỏng

q trình chuyển nước trên một hệ thống sông phức tạp, được xem là con
đường tốt nhất đối với hệ thống sông từ thượng lưu đến cửa sơng. Việc
kết hợp nhiều mơ hình trong một phần mềm ngày càng làm cho các phần
mềm trở lên hiện đại, hoàn thiện dễ dàng sử dụng. Ở nước ta hiện nay
trên các lưu vực sông suối lớn việc nghiên cứu ứng dụng mơ hình tốn
thủy văn vào dự báo lũ cho lưu vực thường đi theo hướng này.
Các mơ hình kết hợp hai loại mơ hình trên hiện đang được ứng
dụng thông dụng ở nước ta hiện nay có thể kể đến các mơ hình thuộc bộ
Hec và Mike đây là hai loại mơ hình hiện đang được ứng dụng trên hầu
hết các sông suối ở nước ta đặc biệt là Mike11, ngoài ra trên các hệ
thống sơng lớn ở nước ta hiện đã có rất nhiều các đề tài, dự án, cơng
trình nghiên cứu sử dụng kết hợp hại loại mơ hình đã được liệt kê ở mục
1, 2 trên để ứng dụng vào dự báo lũ cho lưu vực, có thể kể đến như
- Nghiªn cứu ứng dụng mô hình thông số phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ
trên lưu vực sông Hương


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

21

Bùi Đình Lập 16v

Marine-Imech1D cho sông Đà, sông Hương, Tank-Muskingum+cungeMike11 cho hệ thống sông Hồng-Thái Bình, Nam + Muskingum cho các
lưu vực sơng Miền Trung, Tây Nguyên...
1.3 Vấn đề dự báo lũ sông Hương và luận chứng cho việc lựa
chọn mơ hình GBHM.
Sơng Hương là con sơng có tầm quan trọng bậc nhất của tỉnh Thừa
Thiên- Huế, chi phối trực tiếp đến các hoạt động dân sinh kinh tế trên
một vùng rộng lớn trong đó có thành phố Huế. Những năm qua với sự

quan tâm đầu tư của Trung ương và chính quyền địa phương nhiều biện
pháp phòng chống bão lũ đã được thực hiện nên phần nào đã hạn chế
mức độ thiệt hại do bão, lũ gây nên. Từ năm 1999 trở lại đây, đặc biệt là
sau trận lũ lịch sử 11/1999 đã có rất nhiều cơng trình nghiên cứu tính
tốn dự báo lũ trên lưu vực sơng Hương.
1.3.1 Một số cơng trình nghiên cứu liên quan đến tính tốn dự báo
lũ lưu vực sông Hương
Một số nghiên cứu tiêu biểu trong những năm gần đây liên quan tới
vấn đề tính tốn mơ phỏng lũ sông Hương:
1. Đề tài hợp tác khoa học và công nghệ giữa viện Cơ học Việt
Nam với UBND tỉnh Thừa Thiên Huế năm 2006 - “Xây dựng công nghệ
cảnh báo, dự báo ngập lụt vùng hạ lưu hệ thống sông Hương và chuyển
giao cho địa phương” do PGS.TS. Hoàng Văn Lai làm chủ nhiệm.
Kết quả: Đề tài đã nghiên cứu xây dựng thành công công nghệ cảnh
báo, dự báo ngập lụt vùng hạ lưu hệ thống sông Hương, dựa trên nền
tảng của 2 loại mơ hình hiện đại Marine và Imech-1D, kết quả của công
nghệ mô phỏng khả tốt ngập lụt vùng ngập lụt hạ lưu hệ thống sụng
Hng.
- Nghiên cứu ứng dụng mô hình thông số phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ
trên lưu vực sông Hương


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

22

Bùi Đình Lập 16v

2. Đề tài nghiên cứu cấp bộ năm 2004: “Ứng dụng mơ hình Mike 11
Gis tính tốn cảnh báo ngập lụt hạ du sông Hương” do PGS.TS Trần

Thục Viện khoa học Khí tượng Thuỷ văn và Mơi trường làm chủ nhiệm.
Kết quả: Đề tài đã ứng dụng thành công bộ mô hình Mike11 bao
gồm Mike11-Nam tính tốn mưa vùng thương lưu các sơng, Mike11-HD
tính tốn thủy lực vùng hạ lưu sơng, Mike11-Gis mô phỏng ngập lụt
sông Hương, kết quả của mô hình mơ phỏng khá tốt, đặc biệt là đã mơ
phỏng lại và xây dựng được bản đồ ngập lụt 2 trận lũ điển hình năm
1983 và 1999.
3. Đề tài nghiên cứu “Đánh giá dịng chảy mơi trường - cơng cụ
thiết yếu để quản lý bền vững lưu vực sông Hương và khu vực đầm phá”
- Nguyễn Đính - Phó Trưởng Ban QLDA sông Hương.
Kết quả: Đề tài đã chỉ ra tình hình khai khác, sử dụng tài nguyên
nước trên lưu vực cũng như một số vấn đề về dòng chảy môi trường, đề
xuất một số kiến nghị để thực hiện đánh giá dịng chảy mơi trường tồn
diện cho lưu vực sông Hương.
4. Đề tài “Nghiên cứu dự báo lũ hệ thông sông Hương” do Thạc sỹ
Phạm Văn Chiến – Đài KTTV khu vực Trung Trung Bộ nghiên cứu
Kết quả: Đề tài đã ứng dụng mơ hình Mike11 dự báo lũ cho tồn bộ
lưu vực sơng Hương bao gồm các sơng thuộc lưu vực thượng lưu như
sông Tả Trạch, Hữu Trạch, sông Bồ sử dụng Mike11-Nam và làm biên
trên của mô đun thủy lực Mike11-HD dự báo hai trạm Kim Long và Phú
Ốc, kết quả của mơ hình đã mơ phỏng khá tốt khá tốt quá trình mực nước
tại hai trạm Kim Long và Phú Ốc.
5. Đề tài cấp Nhà nước: “Điều tra nghiên cứu và cảnh báo lũ lụt
phục vụ phòng tránh thiên tai ở các lưu vực miền Trung” do PGS.TS
- Nghiên cứu ứng dụng mô hình thông số phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ
trên lưu vực sông Hương


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

23

Bùi Đình Lập 16v

Cao Đăng Dư làm chủ nhiệm, trong đó có đề mục: “Nghiên cứu các
phương án dự báo lũ và cảnh báo ngập lụt lưu vực sông Hương” do
Thạc sĩ Đặng Lan Hương thực hiện tại Hà Nội năm 2002.
Kết quả: Nghiên cứu các phương án dự báo mực nước sông Hương
tại Kim Long và sông Bồ tại Phú Ốc với thời gian dự kiến 6h và 12h
theo phương trình hồi quy tuyến tính và theo phương pháp kết hợp giữa
mơ hình mưa dịng chảy (mơ hình Tank) với mơ hình thuỷ lực VRSAP
diễn tốn lũ trong sơng, cảnh báo ngập lụt cho vùng hạ lưu sông Hương
và sông Bồ theo các cấp mực nước khác nhau. Các phương án nghiên
cứu đều cho kết quả khá tốt.
6. Nghiên cứu: “Dự báo lũ và cảnh báo ngập lụt cho hệ thống sông
Hương cho tỉnh Thừa Thiên Huế” do Thạc sĩ Hoàng Thanh Tùng, Bộ
mơn Tính tốn thuỷ văn, Trường Đại học Thuỷ lợi thực hiện- Tạp chí
Khoa học kỹ thuật Thuỷ lợi và Môi trường số 7/2004.
Kết quả: Xây dựng phương án dự báo lũ trước 6h cho trạm Kim
Long trên sông Hương bằng mơ hình mạng thần kinh nhân tạo có sử
dụng thuật tốn qt ngược BPNN và phương pháp phân tích hồi quy đa
biến. Tác giả cũng đã sử dụng GIS xây dựng bản đồ ngập lụt ứng với các
cấp mực nước khác nhau để phân tích tính tốn ảnh hưởng của lũ đến cơ
sở hạ tầng...
7. Nghiên cứu điển hình: “Ứng dụng kỹ thuật viễn thám và hệ thông
tin địa lý vào phân tích ngập lụt và đánh giá ngập lụt ở Thừa Thiên Huế
Việt Nam” được thực hiện trong khn khổ chương trình hỗ trợ ngành
nước của DANIDA do PGS.TS Lê Văn Nghinh, ThS Hoàng Thanh Tùng,
ThS Phạm Xuân Ho thc hin.

- Nghiên cứu ứng dụng mô hình thông số phân bố GBHM dự báo dòng chảy lũ
trên lưu vực sông Hương