Kết hợp công nghệ viễn thám và mô hình thủy văn SWAT tính toán dòng chảy về hồ chứa - thực nghiệm tại lưu vực thủy điện bản Chát

Nghiên cứu KẾT HỢP CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ MÔ HÌNH THỦY VĂN SWAT TÍNH TỐN DỊNG CHẢY LŨ VỀ HỒ CHỨA THỰC NGHIỆM TẠI LƯU VỰC THỦY ĐIỆN BẢN CHÁT Tạ Thị Vân Anh1, Vũ Thị Phương Thảo2 Cục Viễn thám Quốc gia Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tóm tắt Bài báo tập trung vào nhu cầu thực tế lĩnh vực viễn thám tính tốn dịng chảy lũ hồ chứa nói riêng, phục vụ phòng tránh giảm nhẹ ảnh hưởng hạ du trường hợp cố nói chung Quy trình kết hợp kỹ ​​thuật xử lý thông tin, liệu viễn thám hệ thống mơ hình thủy văn SWAT để tính tốn dịng chảy lũ hồ chứa theo kịch biến đổi khí hậu 2016 phục vụ trực tiếp cho việc giám sát, hỗ trợ định nhằm phòng tránh giảm nhẹ thiên tai Hướng đầy hứa hẹn, điều kiện cho phép, tác giả mở rộng nghiên cứu sâu chi tiết cho lưu vực sông lớn kết hợp với đánh giá ảnh hưởng điều kiện kinh tế - xã hội hạ lưu trường hợp đập chắn gặp cố Từ khóa: Dịng chảy lũ; Viễn thám; Mơ hình thủy văn Abstract Combination of remote sensing technology and hydrological model for estimating of flood flow to reservoir: a case study in the basin of Ban Chat hydropower The article focused on practical demand of using remote sensing to calculate flood flow to reservoirs in order to prevent and mitigate downstream impacts in case of incidents The process is the combinination of information extracted from remote sensing data and hydrological model (SWAT) to calculate flood flow to reservoirs under climate change scenario 2016, directly serves for monitoring, making decision for disaster prevention and mitigation This approach can be applied for a large river basin in conjunction with the assessment of socio-economic impacts in case of incidents Keywords: Flood flow; Remote sensing; Hydrological model Đặt vấn đề nhân dân phù hợp với khả Luật Tài nguyên nước [1] quy định kinh tế Bên cạnh đó, Nghị định số 114/2018/ việc phòng, chống khắc phục hậu tác hại nước gây phải có NĐ-CP ngày 04 tháng 09 năm 2018 kế hoạch biện pháp chủ động phịng, Chính phủ Quy định quản lý an toàn tránh, giảm nhẹ, hạn chế tác hại nước đập, hồ chứa nước đập chắn an gây ra; bảo đảm kết hợp hài hịa tồn cho vùng hạ du đập “Kế hoạch hành lợi ích nước với vùng, động quốc gia nâng cao hiệu quản lý, ngành; khoa học, công nghệ bảo vệ, sử dụng tổng hợp tài nguyên nước đại với kinh nghiệm truyền thống giai đoạn 2014 - 2020” đề mục tiêu: Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 38 - năm 2021 49 Nghiên cứu Bảo đảm quản lý, khai thác sử dụng bảo vệ tài nguyên nước theo phương thức tổng hợp, toàn diện, bền vững hiệu cao nhằm bảo đảm an ninh nguồn nước quốc gia cho trước mắt lâu dài, góp phần phát triển bền vững, bảo vệ môi trường, bảo đảm an sinh xã hội bảo đảm quốc phòng, an ninh trước diễn biến biến đổi khí hậu, nước biển dâng suy giảm nguồn nước Tính tốn, định lượng lượng nước từ thượng nguồn đổ hồ chứa để chủ động xả lũ sớm vận hành hồ chứa phải tn thủ quy trình phịng lũ Việc ứng dụng mơ hình giám sát hồ chứa có tham gia liệu viễn thám giúp ích nhiều cho khả dự báo hạn chế tác động việc thay đổi dòng chảy thượng lưu Hơn nữa, vấn đề tính tốn, mơ dịng chảy lũ hồ chứa theo kịch biến đổi khí hậu để chủ động xả lũ hay đặc biệt cố đập chắn cần thiêt Phương pháp nghiên cứu Với mục tiêu phục vụ nhu cầu cấp bách giám sát tài ngun nước nói chung, dịng chảy lũ hồ chứa nói riêng phức tạp nước sông thượng nguồn Việt Nam mà thiếu nghiên cứu làm sở cho việc lập quy trình giám sát chung cho quản lý lưu vực sơng, để giải đốn số thơng tin làm đầu vào cho mơ hình thủy văn liệu viễn thám tư liệu mang tính khả dụng cao lưu vực sơng nói chung, thượng nguồn sơng nói riêng thủy lực khai thác số liệu đo đạc thủy văn khai thác phổ biến năm gần Mô hình hóa dịng chảy, ngập lũ, xâm nhập mặn xói lở bồi lắng, tốn tính tốn nghiên cứu lũ ảnh hưởng đến hồ chứa cho thấy ứng dụng cơng nghệ viễn thám, mơ hình số độ cao (DEM) hiệu cần thiết Hiện nay, nhiều mơ hình có giao diện thân thiện có khả giải nhiều tốn dịng chảy tích hợp SWAT, Mike 11, MikeFLOOD, MikeSHE, GeoSFM,… Mơ hình thủy văn SWAT xây dựng mục đích dự báo ảnh hưởng thay đổi mục đích sử dụng đất đến tài nguyên nước, bồi lắng lượng hóa chất sinh từ hoạt động nông nghiệp lưu vực rộng lớn phức tạp khoảng thời gian dài Một mơđun mơ hình mơ dịng chảy từ mưa đặc trưng vật lý lưu vực SWAT công cụ mạnh có nhiều thơng số thể cụ thể đầy đủ yếu tố thủy văn, thủy lực mơ dịng chảy Đặc biệt mơ hình có giao diện GIS dễ dàng tương tác với liệu viễn thám Các điều kiện đầu vào thảm phủ, thổ nhưỡng, DEM, mạng lưới thủy văn, thông tin hồ đập,… khai thác từ liệu viễn thám giúp cho việc tính tốn mơ hình xác, khách quan, tiết kiệm chi phí Những việc mà trước phải tìm hiểu riêng lẻ, tốn nhiều thời gian chi phí 2.2 Quy trình kết hợp cơng nghệ 2.1 Cơ sở kết hợp công nghệ viễn viễn thám và mơ hình số trị tính tốn thám và mơ hình số trị tính tốn dịng dịng chảy lũ hồ chứa chảy lũ hồ chứa Trên sở lựa chọn mơ hình tốn, Việc xử lý, chiết tách thông tin viễn thám làm đầu vào cho mơ hình thủy văn, sơ đồ chiết tách số thơng số phục vụ 50 Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 38 - năm 2021 Nghiên cứu cho toán thuỷ văn, thuỷ lực Dữ liệu tối thiểu cho mơ hình số trị bao gồm: số liệu địa hình, quan hệ mực nước - diện tích - dung tích đồ mạng lưới sông suối Các liệu hầu hết quan trắc liệu thu phân tích công nghệ GIS từ liêu DEM ảnh vệ tinh Quy trình cơng nghệ kết hợp cơng nghệ viễn thám với mơ hình SWAT để tính tốn dịng chảy lũ hồ chứa đề xuất bao gồm 02 cấu phần (cấu phần liên quan đến thông tin, liệu ảnh viễn thám (I) cấu phần liên quan thủy văn thủy lực (II), cụ thể Hình 2.2.1 Xử thông tin, liệu ảnh viễn thám 2.2.1.1 Xử lý, chuẩn hóa liệu DEM Dữ liệu DEM ASTER [10] download miễn phí Internet từ trang web http://gdex.cr.usgs.gov/gdex/, độ phân giải 30 m Với độ phân giải vượt trội độ phủ rộng, liệu ASTER đảm bảo tính hữu dụng nguồn liệu GIS hữu ích cho số ứng dụng cụ thể Dữ liệu thu cần chỉnh sửa, chuẩn hóa lỗi thiếu thơng tin điểm khuất, lỗ hổng,… sản phẩm nhiều lỗi vùng có giá trị âm vùng có giá trị Vì trước đem vào sử dụng, cần phải chỉnh sửa tính tốn lại giá trị DEM DEM chia lại mẫu để có kích thước pixel 30 m, sau chỉnh sửa giá trị âm phần mềm ENVI tính chuyển hệ toạ độ VN2000 Sau DEM cắt theo hình dáng lưu vực làm công tác thủ công chuyển sang dạng Grid phần mềm ArcMap Hình 1: Quy trình đề xuất việc kết hợp cơng nghệ viễn thám và mơ hình số trị tính tốn dịng chảy lũ hồ chứa Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 38 - năm 2021 51 Nghiên cứu Dữ liệu DEM thành lập từ lớp thông tin đường bình độ đặc trưng địa hình sở đồ địa hình [2] Theo phương pháp đặc trưng địa điểm ghi độ cao, độ cao điểm đường tụ thuỷ, đường sống địa hình, đường đứt gãy đưa vào tham gia xây dựng mơ hình số địa hình liệu đường bình độ thường khơng giúp tạo mơ hình số địa hình có chất lượng cao, trừ bổ sung thêm đặc trưng địa hình đường đứt gãy chiết xuất từ ảnh viễn thám 2.2.1.2 Thành lập đồ lớp phủ mặt đất Các bước tính tốn GIS: - Sử dụng đồ lớp phủ thành lập; - Xây dựng đồ phân chia lưu vực; - Tra hệ số độ nhám lớp phủ; - Tính toán GIS 2.2.1.4 Tăng dày lượng mưa từ liệu mưa quốc tế Thông tin lượng mưa gần thời gian thực [5, 6, 7, 8, 15, 16] chiết xuất từ kết hợp hai nguồn liệu MTSAT TRM 2A12 dựa phương pháp kết hợp Maathuis (2006) Thực tế phương pháp ứng dụng để kết hợp liệu MSG với liệu TRMM 2A12 Dựa phương pháp này, nhóm tác giả thay liệu MSG liệu MTSAT với kênh tương ứng Việc tăng dày đồ lượng mưa phụ thuộc nhiều vào yếu tố đầu vào liệu viễn thám, đồ thảm thực vật đồ độ cao, bước thực bao gồm: Ảnh Landsat thu từ vệ tinh sau xử lý mức 2A (đã hiệu chỉnh thông số qũy đạo vệ tinh, hiệu chỉnh độ cong Trái đất loại bỏ nhiễu) Sau cần thực công tác nắn ảnh, cắt ảnh, phân loại có kiểm định, điều vẽ nội nghiệp, kiểm tra điều vẽ bổ sung ngoại nghiệp, thành lập đồ lớp phủ thực sau hồn thiện cơng - Nhập liệu lượng mưa quốc tế tác điều vẽ, phân loại nội nghiệp Các cho việc tăng dày lượng mưa; yếu tố nội dung có thay đổi - Quyết định, lựa chon mơ hình xuất ảnh thực địa chỉnh sửa, bổ sung liệu theo định dạng mong muốn; trực tiếp lên bình đồ ảnh trình - Chạy mơ hình đọc kết quả; thực cơng tác điều vẽ ngoại nghiệp 2.2.2 Xử lý tốn thủy văn Tại bình đồ ảnh, dựa vào công cụ phần mềm, xác định độ dài rộng đập chắn thủy lực cửa xả [2, 3, 4, 11] 2.2.2.1 Cấu trúc liệu đầu vào 2.2.1.3 Tính tốn độ nhám địa hình SWAT [9] mơ hình tổng qt địi Dựa tính chất độ nhám [12, 13], hai phương pháp tiếp cận lựa chọn để ước tính giá trị Manning’s n Kiểm tra trực quan phương pháp GIS/ viễn thám kết hợp với bảng tra cứu giá trị Manning’s n theo công bố McCuen [14] để áp dụng tính giá trị Manning’s n cho lưu vực 52 hỏi số lượng lớn thông tin để chạy mô hình Đối với nghiên cứu này, liệu đầu vào cho q trình tính tốn SWAT sử dụng bao gồm liệu địa hình, lớp phủ bề mặt thổ nhưỡng, khí tượng thủy văn Trước chạy mơ hình, tất liệu xử lý theo định dạng yêu cầu mô hình SWAT Tạp chí Khoa học Tài ngun Mơi trường - Số 38 - năm 2021 Nghiên cứu 2.2.2.2 Tính tốn dịng chảy đến hồ mơ hình SWAT Hình 2: Các bước tiến hành mơ mơ hình SWAT Sơ đồ Hình cần làm rõ, ví đưa liệu dạng cột theo ngày dụ sử dụng đất nào, thời tiết theo định dạng (Text) mơ hình SWAT; gồm số liệu cụ thể nào, trạm khí - Dữ liệu nhiệt độ khơng khí lớn tượng thủy văn lưu vực nghiên (Tmax) nhỏ (Tmin) ngày; cứu? - Lưu lượng dòng chảy thực đo trung a) Chuẩn bị liệu đầu vào: bình ngày trạm thủy văn Lưu lượng (1) Dữ liệu không gian phục vụ cho việc hiệu chỉnh kiểm Số liệu khơng gian (GIS) dưới dạng định mơ hình để tìm thông số phù hợp cho khu vực nghiên cứu CSDL bản đồ, bao gồm: b) Các bước xử lý - Bản đồ lớp phủ/hiện trạng sử dụng đất đồ kịch sử dụng đất; - Phân chia lưu vực - Bản đồ độ dốc (DEM) độ phân giản 30 m lưu vực sông Nậm Mu tải từ trang web có đường dẫn http://gdex cr.usgs.gov/gdex/; - Bản lớp phủ/hiện trạng sử dụng đất; - Bản đồ thổ nhưỡng (2) Dữ liệu thuộc tính Sớ liệu thuộc tính dưới dạng Database bao gồm: - Dữ liệu mưa ngày: Từ liệu mưa dạng ma trận theo ngày tháng năm - Phân tích đơn vị thủy văn - Ghi chép bảng liệu đầu vào - Chạy mơ hình đọc kết Kết quả Quá trình thực nghiệm tiến hành lưu vực hồ thủy điện Bản Chát, Lai Châu Cụ thể sau: 3.1 Khu vực nghiên cứu a) Vị trí địa lý Vùng thượng lưu hồ thủy điện Bản Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 38 - năm 2021 53 Nghiên cứu Chát thuộc địa bàn huyện Tam Đường Than Uyên tỉnh Lai Châu Cơng trình nằm sơng Nậm Mu, sơng bắt nguồn từ đỉnh núi cao dãy Hoàng Liên Sơn Trong hành trình chảy tỉnh, sơng Nậm Mu phần sông Đà, qua tỉnh Sơn La, dịng sơng Nậm Mu có chiều dài 180 km có diện tích lưu vực khoảng 3.433 km2 b) Đặc điểm địa hình Địa hình tỉnh Lai Châu nói chung vùng thượng nguồn hồ chứa Bản Chát nói riêng địa hình núi, bật dãy núi cao 1.500 m Hình 3: Minh họa địa hình lưu vực hồ Bản Chát III năm sau tháng khô, nhiệt Về tài nguyên đất tỉnh Lai Châu chủ độ khơng khí trung bình tháng dao động yếu loại đất đỏ vàng nhạt phát khoảng 17 - 21,9 ℃, có tháng lạnh triển đá, cát, đá sét đá vơi, có kết (≤ 18 ℃) tháng I tháng XII cấu chặt chẽ Lai Châu chịu ảnh hưởng hai loại gió chủ yếu gió mùa Đơng Bắc gió d) Đặc điểm khí hậu Nhiệt độ khơng khí trung bình năm mùa Tây Nam Vân tốc gió trung bình dao Lai Châu tương đối mát mẻ, đạt trị số trung động khoảng 0,5 - 1,3 m/s Tốc độ gió bình khoảng 23 ℃ Ở tháng, từ tháng mạnh từ tháng I đến tháng III (trong V đến tháng IX có nhiệt độ khơng khí trung khoảng 1,1 - 1,3 m/s), thấp tháng X bình tháng từ 25,9 - 26,6 ℃, rơi chủ yếu (0,5 m/s), tháng lại (tháng IV đến vào tháng có mưa; từ tháng X đến tháng tháng IX tháng XI, XII) tốc độ gió c) Đặc điểm thổ nhưỡng 54 Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 38 - năm 2021 Nghiên cứu ổn định dao động trong khoảng 0,7 - Sông Nậm Na bắt nguồn vùng núi cao 0,9 m/sđ), chế độ mưa, độ ẩm 1.500 m địa phận Trung Quốc, có Lai Châu có lượng mưa trung bình tổng diện tích lưu vực sơng 6.860 km², năm 2.105 mm/năm chia làm mùa Việt Nam 2.190 km²; lưu vực sông rõ rệt: Mùa khô tháng X đến Nậm Mu có tổng lượng dịng chảy năm tháng III năm sau thường trùng với mùa 4,144 tỷ m3/năm, bắt nguồn từ địa phận gió mùa mùa đơng, lượng mưa thấp huyện Phong Thổ từ độ cao 700 m, theo chiếm 20 - 25% lượng mưa năm, chủ hướng Tây Bắc - Đông Nam Sông chảy yếu mưa phùn, tháng có lượng mưa dọc theo hướng Tây Bắc - Đơng Nam Lưu trung bình thấp tháng XII: 25 mm/ lượng dòng chảy trung bình 80 l/s, mơđun tháng, số ngày mưa trung bình dòng chảy mùa lũ tần suất % đạt 12 tháng II: 5,1 ngày/tháng; mùa mưa từ 14 l/s/km², đó, lưu vực sơng tháng V đến tháng IX thường trùng với Nậm Mu có tổng lượng dịng chảy năm mùa gió mùa mùa hạ, lượng mưa tập 4,144 tỷ m3/năm Sông Nậm Mạ chảy qua trung chiếm 75 - 80 % lượng mưa năm địa bàn huyện Sìn Hồ với diện tích lưu Lượng mưa bình quân năm từ 2.000 - vực 930 km2, bao gồm xã vùng thấp 2.100 mm cao nguyên Sìn Hồ, xã huyện Sìn Hồ, độ dốc dòng chảy nhỏ, lưu vùng cao biên giới huyện Mường Tè, Phong lượng dịng chảy trung bình 50 l/s Thổ, xã gắn với dãy Hoàng Liên Sơn Ngồi sơng lớn kể trên, địa Khu vực có lượng mưa thấp 1.200 mm bàn tỉnh Lai Châu cịn có nhiều sơng suối gặp vùng thung lũng Mường So,… khác như: Nậm Cúm, Nậm Phìn Hồ, Nậm e) Đặc điểm sơng ngịi Cầy, Nậm So, Nậm Tăm, Nậm Ban, Nậm Lai Châu có hệ thống sơng Cuối Các sơng suối có lưu lượng chi lưu cấp sông Đà, gồm: (1) dịng chảy thấp, trung bình từ 10 - 30 l/s 3.2 Kết tính tốn dịng chảy lũ hồ thủy điện Bản Chát theo kịch biến đổi khí hậu 2016 3.2.1 Mơ hình số độ cao Hình 4: Minh họa phần DEM ASTER Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 38 - năm 2021 55 Nghiên cứu Xây dựng, khai thác sở liệu địa hình lưu vực nghiên cứu từ mơ hình số độ phân giải cao (DEM) sau chuẩn hóa từ liệu DEM ASTER thời kỳ chưa có đập 3.2.2 Bản đồ lớp phủ từ đồ địa hình cho thời kỳ có đập phần mềm ArcGIS Cơ sở liệu địa hình xây hệ tọa độ UTM WGS84 Hình 5: Minh họa đồ lớp phủ mặt đất Dựa vào liệu ảnh viễn thám Landsat, sau nắn chỉnh phân loại, chiết xuất 02 thông số đập chắn (Độ dài đập độ rộng đập chính) hồ Bản Chát Bên cạnh đó, sử dụng quy trình thành lập đồ lớp phủ theo quy định Thông tư số 37/2011/TT-BTNMT ngày 14 tháng 10 năm 2011 Bộ Tài nguyên Môi trường quy định Định mức kinh tế - kỹ thuật thành lập đồ chuyên đề tỷ lệ 1:25.000, 1:50.000, 1:100.000, 1:250.000 tư liệu ảnh vệ tinh thành lập đồ lớp phủ mặt đất thờì kỳ lưu vực nghiên cứu 56 3.2.3 Kết tính tốn độ nhám Giá trị độ nhám Manning’s n trung bình 47 tiểu lưu vực lưu vực hồ thuỷ điện Bản Chát dao động khoảng từ 0,295 đến 0,384, phổ biến khoảng từ 0,330 đến 0,373 Các tiểu lưu vực có giá trị độ nhám cao tập trung khu vực phía Bắc, khu vực cịn nhiều rừng kín ngun sinh Kết tính tốn giá trị độ nhám lưu vực hồ thuỷ điện Bản Chát cho thấy phù hợp với tỉ lệ phân bố thảm phủ khu vực nghiên cứu Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 38 - năm 2021 Nghiên cứu Hình 6: Sơ đồ phân bố độ nhám lưu vực hồ Đăk Mi 3.2.4 Kết tính lượng mưa Hình 7: Minh họa lượng mưa ngày 19 tháng năm 2019 khu vực Bản Chát Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 38 - năm 2021 57 Nghiên cứu 3.2.5 Kết tính toán dòng chảy lũ lại lưu lượng nước trạm Tà Gia vào hồ chứa sông Nậm Mu Sau tiền hành hiệu Dựa biến đổi lưu lượng chỉnh kiểm định lưu lượng cho trạm dịng chảy thực đo trung bình ngày trạm thủy văn Tà Gia Trong đó, số liệu lưu thủy văn Tà Gia, lượng mưa trạm (Pha lượng dòng chảy số liệu quan trọng để Đìn, Sa Pa, Tam Đường, Mù Căng Chải đánh giá hiệu chỉnh mơ hình Bộ số liệu Than ng) nhiệt độ trạm (Sìn Hồ, phân thành giai đoạn Tam Đường Than Uông) lưu vực lưu lượng từ năm 1981 - 1984 giai đoạn sông Nậm Mu vùng lân cận, lượng mưa hiệu chỉnh mơ hình giai đoạn 1986 chiết xuất từ ảnh viễn thám, tiến hành mô 1987 sử dụng để kiểm định mơ hình Sử chuỗi giai đoạn theo kịch dụng phần mềm SWAT - CUP phân tích độ biến đổi khí hậu để so sánh biến đổi lưu nhạy từ tìm thơng số ảnh hưởng lượng dịng chảy lũ kịch từ trực tiếp tới dòng chảy, chạy mô để năm 1986 - 2005 Sau hiệu chỉnh kiểm hiệu chỉnh mơ hình, tìm thơng số cho định mơ hình SWAT trạm thủy văn Tà Gia, thu thơng số mơ dịng lưu vực sông Nậm Mu đặc biệt đến hồ chảy lưu vực, qua áp dụng thơng chứa Bản Chát Sau phân tích độ nhạy ta tìm thơng số ảnh hưởng đến q trình mơ lưu lượng dịng chảy là: CN2, GW_DELAY, CH_N1,OV_N,ALPHA_ BF Tại tiến hành mô nhiều lần mô hình SWAT - CUP cho thơng số 3.2.5.1 Kiểm định mơ hình giai đoạn 1981 - 1984 Kết cho Trên sở biên tập liệu đầu vào ta thông số tối ưu thể bảng cho mơ hình ArcSWAT, tiến hành mơ đây: số để tiến hành mô trình mưa - dịng chảy để đánh giá biến đổi dòng chảy lũ giai đoạn kịch năm 1986 - 2005 so với kịch biến đổi khí hậu Bộ Tài ngun Mơi trường ban hành năm 2016 Bảng Kết hiệu chỉnh thống số chỉnh Thông số Mô tả Giá trị GW_DELAY Thời gian trễ dòng chảy ngầm ALPHA_BF Hệ số triết giảm dòng chảy ngầm 0.51 Hệ số nhám Manning cho dòng chảy mặt 0.34 OV_N CN2 Chỉ số CN ứng với điều kiện ẩm II CH_N1 Hệ số nhám khe rãnh 30 68 0.63 Từ thơng số tìm ta tiến hành chạy mơ hình ArcSWAT cho khu vực nghiên cứu giai đoạn hiệu chỉnh Sau tiến hành so sánh lưu lượng thực đo lưu lượng mô Sau thay thông số vào q trình mơ lưu lượng tốt số NSI tăng lên 0,818; PBIA 8,6 % hệ số tương quan R2 0,834 Từ thông số tìm giai đoạn hiệu chỉnh, tiến hành áp dụng thông số chạy cho giai đoạn 1986 - 1987 Đối với trình kiểm định số NSI 0,82, PBIAS 9,3 % hệ số tương quan 0,83 58 Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 38 - năm 2021 Nghiên cứu Hình 8: So sánh lưu lượng thực đo mơ giai đoạn kiểm định Hình 9: Tương quan lưu lượng thực đo mô kiểm định Như vậy, trình hiệu chỉnh kiểm định thông số lưu vực sông Nậm Mu khống chế trạm thủy văn Tà Gia thấy số đánh giá kết mô hiệu chỉnh kiểm định mơ hình tốt nằm giới hạn cho phép Trên sở thông số xác định tiến hành dự báo dòng chảy lũ đến hồ chứa Bản Chát Bảng Đánh giá kết mơ dịng chảy giai đoạn hiệu chỉnh kiểm định Quá trình Thời đoạn Hiệu chỉnh Kiểm định Giá trị R2 NSE PBIAS 1981 - 1984 0,834 0,818 8,6 1986 - 1987 0,83 0,82 9,3 Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 38 - năm 2021 59 Nghiên cứu RCP4.5 Trong đó, dịng chảy trung bình mùa lũ giai đoạn tăng 26,1 % so với giai đoạn kịch nền, tháng tháng có tỷ lệ dịng chảy tăng cao tương ứng với 35,7 % 36 %, tháng có mức tăng nhỏ tháng với 18,7% 3.2.5.2 Tính tốn dịng chảy lũ Mùa lũ lưu vực sông Nậm Mu thường tháng kết thúc tháng nên để đánh giá dòng chảy lũ, tác giả tập trung đánh giá biến đổi dòng chảy tháng mùa lũ Kết đánh giá b) Theo kịch RCP8.5 dòng chảy lũ hồ chứa Bản theo Giai đoạn 2016 - 2035: Kết mơ kịch biến đổi khí hậu 2016 cụ thấy dịng chảy trung bình thể sau: mùa lũ hồ giai đoạn có xu giảm a) Theo kịch RCP 4.5 0,5 % so kịch Mức giảm cao Giai đoạn 2016 - 2035: Thống kê kết tháng với 2,9%, giảm thấp mô cho thấy dòng chảy trung tháng với 0,3 % Tuy nhiên, tháng bình mùa lũ hồ tăng 17,1 % so với giai có xu tăng với 2,8 % đoạn kịch nên 1986 - 2005, tháng Giai đoạn 2046 - 2065: Thống kê kết tăng cao tháng với 25,1%, tháng mô cho thấy dịng chảy trung có tỷ lệ tăng thấp so với kịch bình mùa lũ hồ tăng 12,9 % so với giai tháng với 11,7 % đoạn kịch 1986 - 2005, tháng Giai đoạn 2046 - 2065: Thống kê kết tăng cao tháng với 19,6 %, tháng mơ cho thấy dịng chảy trung có tỷ lệ tăng thấp so với kịch bình mùa lũ hồ tăng 20,9 % so với giai tháng với 8,6 % đoạn kịch 1986 - 2005, tháng Giai đoạn 2080 - 2099: Kết mô tăng cao tháng với 29,7%, tháng cho thấy dịng chảy mùa lũ có mức có tỷ lệ tăng thấp so với kịch tăng cao với tỷ lệ tăng 45,7 % so với tháng với 14,6 % kịch Trong đó, tháng tháng Giai đoạn 2080 - 2099: Kết mơ có tỷ lệ dịng chảy tăng lớn 65,7%, cho thấy dòng chảy mùa lũ tăng tiếp tháng với 60,2 %, tháng có tỷ lệ so với giai đoạn kịch tăng thấp tháng với 33,4 % Bảng Thống kê kết mô dòng chảy kịch BĐKH ĐVT: l/s Lưu lượng trung bình tháng Kịch 10 Trung bình 12 năm 11 RCP4.5_16_35 14.4 9.6 16.8 50.2 123.2 228.9 276.1 233.8 125.8 65.6 36.8 19.8 100.1 RCP4.5_46_65 RCP4.5_80_99 RCP4.5_16_35 RCP4.5_46_65 RCP4.5_80_99 1985-2005 60 14.9 15.6 11.9 13.8 18.4 12.0 10.0 10.5 7.8 9.1 12.8 8.0 17.6 18.7 13.2 15.9 23.3 14.1 52.4 55.6 39.8 47.6 67.9 41.0 127.7 134.0 101.2 117.9 157.9 98.5 235.8 245.2 197.0 221.6 279.6 197.5 283.4 293.4 242.4 268.4 330.0 245.7 239.9 248.4 205.7 227.4 279.1 209.3 129.2 133.9 109.4 121.8 152.0 109.1 67.6 70.3 56.2 63.3 81.0 54.4 37.9 39.5 31.1 35.3 45.8 31.6 20.4 103.1 21.3 107.2 16.7 86.0 19.0 96.8 24.7 122.7 17.1 87.0 Tạp chí Khoa học Tài ngun Mơi trường - Số 38 - năm 2021 Nghiên cứu Hình 10: Phần trăm thay đổi dịng chảy trung bình tháng theo kịch BĐKH so với kịch Kết luận kiến nghị 4.1 Kết luận Phương pháp sử dụng cơng nghệ viễn thám kết hợp mơ hình SWAT cho phép tính tốn dịng chảy lũ hồ chứa, đưa biện pháp sử dụng giảm thiểu thiệt hại dòng chảy lũ cực đại cách kịp thời kịch giai đoạn 1986 - 2005 Kết tính tốn biến đổi dịng chảy lũ hồ chứa Bản Chát cho thấy hầu hết giai đoạn có xu tăng Giai đoạn 2080 2099 kịch RCP8.5 có dịng chảy mùa lũ tăng cao với 45,7 % so với kịch nền, tăng thấp giai đoạn 2045 - 2065 kịch RCP8.5 có tỷ lệ tăng thấp 12,9 % Tuy nhiên, giai đoạn 2016 2035 kịch RCP 8.5 có xu dịng chảy mùa lũ giảm so với kịch giảm 0,5 % Đã thành lập thông số đầu vào chiết tách từ liệu ảnh viễn thám, xác định thông số mơ hình mơ dịng chảy hồ chứa Bản Chát Qua đó, cho thấy tác động BĐKH sở đánh giá trình hiệu chỉnh đến dịng chảy lũ hồ chứa Bản Chát có kiểm định mơ hình trạm thủy văn biến động lớn mùa lũ giai Tà Gia thông qua số NASH, sai số đoạn kịch BĐKH tổng lượng, hệ số tương quan Các số 4.2 Kiến nghị đạt yêu cầu Nhìn chung, tốn tính Bên cạnh đó, phân tích lựa chọn đánh giá biến đổi lượng mưa, nhiệt tốn dịng chảy lũ hồ chứa, kết độ theo kịch BĐKH Bộ Tài ngun hiệu chỉnh kiểm định mơ hình lưu Mơi trường phát hành năm 2016 Nhóm vực thực nghiệm đạt yêu cầu, nhiên tác giả lựa chọn kịch phát thải cao để dự báo xác cần tăng thêm độ RCP8.5 phát thải trung bình RCP 4.5 để xác liệu đầu vào, độ lớp đánh giá biến đổi dòng chảy mùa lũ (từ phủ mặt đất, thổ nhưỡng cập nhật tháng đến tháng 9) giai đoạn 2016 - thường xuyên thay đổi, bổ sung 2035; 2045 - 2065 2080 - 2099 so với thêm trạm quan trắc mưa, nhiệt độ Tạp chí Khoa học Tài ngun Mơi trường - Số 38 - năm 2021 61 Nghiên cứu Lời cảm ơn: Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn giúp đỡ cung cấp tư liệu từ đề tài “Nghiên cứu kết hợp công nghệ viễn thám mơ hình số trị xây dựng kịch dịng chảy lũ hồ chứa phục vụ phòng tránh giảm nhẹ ảnh hưởng hạ du trường hợp cố”, mã số: TNMT.2018.08.03, thuộc Chương trình khoa học công nghệ trọng điểm cấp Bộ “Nghiên cứu công nghệ viễn thám quản lý, giám sát tài nguyên thiên nhiên, mơi trường, phịng chống thiên tai, ứng phó với biến đổi khí hậu, quốc phịng an ninh phát triển kinh tế xã hội”, mã số: TNMT.08/16-20 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Quốc hội Nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam (2012) Luật Tài nguyên nước năm 2012 [2] Lê Quốc Hưng nnk (2014) Nghiên cứu kết hợp công nghệ viễn thám và mô hình thủy lực xây dựng kịch bản tài nguyên nước các hồ chứa trường hợp sự cố Báo cáo Đề tài NCKH cấp Bộ [3] Nguyễn Ngọc Thạch nnk (2003) Viễn thám Hệ thông tin địa lý ứng dụng [4] Nguyễn Xuân Lâm nnk (2006) Nghiên cứu ứng dụng phương pháp viễn thám hệ thống thông tin địa lý phục vụ mục đích giám sát số thành phần tài nguyên, môi trường khu vực xây dựng Cơng trình thủy điện Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ [5] Nguyễn Văn Tuyên (2007) Vệ tinh khí tượng Giáo trình [6] Hồng Minh Tốn (2009) Xây dựng cơng thức tính lượng mưa từ số liệu radar Dopler cho khu vực Trung Trung Bộ Luận văn thạc sĩ khoa học [7] Bùi Tuấn Hải, Nguyễn Văn Tuấn (2018) Nghiên cứu đánh giá vá so sánh 62 liệu mưa vệ tinh độ phân giải cao lưu vực sơng Cả Tạp chí Khí tượng Thủy văn Số 695 Tháng 11 - 2018 [8] Bùi Chí Nam (2017) Nghiên cứu đánh giá liệu mưa quan trắc vệ tinh từ GPM PERSIANN phục vụ cảnh báo mưa thành phố Hồ Chí Minh Tạp chí Khí tượng Thủy văn Số 679 Tháng 07/2017 [9] Trung tâm Quy hoạch Điều tra tài nguyên nước Quốc gia Nghiên cứu số mơ hình dự báo dịng chảy Việt Nam http:// nawapi.gov.vn/index.php?option=com_co ntent&view=article&id=3489%3Anghi en-cu-mt-s-mo-hinh-d-bao-dong-chy vitnam&catid=70%3Anhim-v-chuyen-monang-thc-hin&Itemid=135&lang=vi [10] Kääb A., (2002) Monitoring highmountaing terrain deformation from repeated air and spaceborne optical data: examples using digital aerial imagery and ASTER data, ISPRS Journal of photogrammetry & Remote Sensing, 57, pp 39 - 52 [11] SPOT4 and SPOT5 images (2006) [12] H.H Barnes, Jr., (1967) Roughness characteristics of natural channels U.S Geological Survey Water-Supply Paper 1849, 213 p [13] Abood, M M., Yusuf, B., Mohammed, T A and Ghazali, A H (2006) Manning roughness coefficient for grass-lined channel Journal of Science and Technology, 13(4), 317 - 330 [14] McCuen, R H (1998) Hydrologic analysis and design 2nd Ed., Prentice-Hall, Inc., Upper Saddle River, N.J., 814 [15] Dvorak, V.F., (1984) Tropical cyclone intensity analysis using satellite data [16] Meteorological Satellite Center The GMS user’s guide JMA, Third BBT nhận bài: 30/8/2021; Phản biện xong: 14/9/2021; Chấp nhận đăng: 01/12/2021 Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 38 - năm 2021 TẠP CHÍ KHOA HỌC TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG (Journal of Science on Natural Resources and Environment) MỤC LỤC Số 38 * 2021 NGHIÊN CỨU TỔNG BIÊN TẬP PGS.TS Phạm Quý Nhân PHÓ TỔNG BIÊN TẬP TS Nguyễn Bá Dũng ỦY VIÊN HỘI ĐỒNG BIÊN TẬP PGS.TS Hoàng Anh Huy PGS.TS Trần Duy Kiều PGS.TS Nguyễn Ngọc Thanh PGS.TS Hoàng Ngọc Quang PGS.TS Nguyễn Thế Hưng TS Phạm Anh Tuấn TS Nguyễn Hoản PGS.TS Lê Thị Trinh TS Phạm Thị Hoa 10 TS Nguyễn Hồng Lân 11 TS Phí Trường Thành 12 TS Lê Xuân Hùng 13 PGS.TS Nguyễn Viết Lành 14 TS Lê Phú Hưng 15 PGS.TS Phạm Văn Cự 16 GS.TS Mai Trọng Nhuận 17 PGS.TS Nguyễn Thế Trinh 18 GS.TS Phan Tuấn Nghĩa 19 GS.TS Trần Thục 20 GS.TS Trần Đức Viên 21 GS.TS Trần Thọ Đạt Thư ký tòa soạn TS Trần Thị Minh Hằng Trị - Tổng hợp ThS Nguyễn Đức Mạnh Giấy phép xuất Số: 2760/GP-BTTTT - Bộ Thông tin Truyền thông cấp ngày 27 tháng 12 năm 2012 In tại: Cơng ty TNHH In Thương mại Châu Anh Tịa soạn - Trị Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội Đ/c: 41 A Phú Diễn, phường Phú Diễn, quận Bắc Từ Liêm, Hà Nội Điện thoại: 84-24-37645798, Fax: 84-24-38370597 Email: tapchikhtnmt@hunre.edu.vn ISSN 0866 - 7608 Dương Đăng Khôi: Ứng dụng ảnh vệ tinh Landsat thành lập đồ trạng thái rừng tỉnh Đắk Lắk Phạm Văn Chung, Đỗ Mạnh Tuân: Đặc điểm địa môi trường tạo thành dòng thải axit mỏ pyrit Minh Quang, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội 11 Quách Thị Chúc, Bùi Thị Thúy Đào: Nghiên cứu phân vùng nguy lũ quét khu vực huyện Quảng Bình, tỉnh Hà Giang bằng dữ liệu viễn thám và GIS sở chỉ số FFPI 17 Phạm Văn Tùng: Thành lập đồ bề mặt không thấm sử dụng liệu ảnh vệ tinh Sentinel-2 khu vực thành phố Hồ Chí Minh 30 Thái Thị Thanh Minh: Ước lượng phát thải khí nhà kính q trình sản xuất xi măng cơng ty xi măng bỉm sơn, hóa đề xuất giải pháp giảm thiểu 39 Tạ Thị Vân Anh, Vũ Thị Phương Thảo: Kết hợp công nghệ viễn thám và mơ hình thủy văn Swat tính tốn dịng chảy lũ hồ chứa - thực nghiệm lưu vực thủy điện Bản Chát 49 Trần Xuân Biên, Dương Thị Mai Chinh, Mai Thị Ngân, Nguyễn Ngọc Hồng: Ứng dụng mơ hình tốn tối ưu xác định cấu sử dụng đất nông nghiệp hợp lý thị xã Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh 63 Dương Thị Mai Chinh, Đỗ Thị Phương Thảo, Nguyễn Mạnh Hải: Khả sử dụng số đất xây dựng (IBI) từ liệu viễn thám đa thời gian phục vụ nghiên cứu tốc độ đô thị hóa phần đất liền thành phố Nha Trang 74 Hồ Thị Thanh Tâm: Khảo sát trạng đánh giá hiệu nhà máy xử lý nước thải tập trung Khu cơng nghiệp Bình Hịa với cơng suất 2000m3/ngày.đêm 83 10 Nguyễn Thị Khuy, Hồng Thị Phương Thảo: Đánh giá tình hình thực số nội dung quản lý nhà nước đất đai tỉnh Ninh Bình 91 11 Nguyễn Ngọc Hồng, Trần Xuân Biên, Trần Xuân Miễn, Mai Thị Ngân: Đánh giá mức độ thích hợp đất đai cho loại sử dụng đất thị xã Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh 99 12 Vũ Thị Thu Hiền, Nguyễn Thị Nga: Nghiên cứu thị trường nhà văn phòng cho thuê quận Hà Đông, thành phố Hà Nội giai đoạn 2016 - 2020 110 13 Nguyễn Ngọc Hồng, Trần Thị Hòa, Nguyễn Xuân Linh: Ứng dụng công nghệ Webgis để quản lý thông tin giá đất thị trấn Phùng, huyện Đan Phượng, thành phố Hà Nội 124 14 Trần Thành Lê, Phạm Quý Nhân: Khai thác bền vững nước đất thấu kính nước nhạt tầng chứa nước Pleistocen vùng Nam Định 132 15 Nguyễn Danh Đức, Trần Thị Tuyết Vinh, Nguyễn Văn Lợi: Nghiên cứu ứng dụng viễn thám GIS lập đồ phân vùng nguy bệnh sốt rét 146 16 Đinh Xuân Trường, Trần Duy Kiều: Ứng dụng công nghệ GIS mã nguồn mở quản lý sở liệu ngành Tài nguyên môi trường 156 TRAO ĐỔI, TIN TỨC & SỰ KIỆN 17 Cao Thanh Sơn, Nguyễn Thành Phương: Một số trao đổi nhằm hoàn thiện pháp luật đất đai quy định lập kế hoạch sử dụng đất hàng năm cấp huyện 164 18 Trần Duy Kiều: Những thay đổi chủ yếu quy chế đào tạo trình độ thạc sĩ có hiệu lực thi hành từ ngày 15/10/2021 172  ...Nghiên cứu KẾT HỢP CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ MÔ HÌNH THỦY VĂN SWAT TÍNH TỐN DỊNG CHẢY LŨ VỀ HỒ CHỨA THỰC NGHIỆM TẠI LƯU VỰC THỦY ĐIỆN BẢN CHÁT Tạ Thị Vân Anh1, Vũ Thị Phương... công nghệ viễn thám và mơ hình thủy văn Swat tính tốn dịng chảy lũ hồ chứa - thực nghiệm lưu vực thủy điện Bản Chát 49 Trần Xuân Biên, Dương Thị Mai Chinh, Mai Thị Ngân, Nguyễn Ngọc Hồng:... mơ hình dự báo dịng chảy Việt Nam http:// nawapi.gov.vn/index.php?option=com_co ntent&view=article&id=3489%3Anghi en-cu-mt-s-mo-hinh-d-bao-dong-chy vitnam&catid=70%3Anhim-v-chuyen-monang-thc-hin&Itemid=135&lang=vi