Đánh giá sự ảnh hưởng của số lượng trạm đo mưa trong việc tính toán lưu lượng bằng mô hình SWAT

Bài viết Đánh giá sự ảnh hưởng của số lượng trạm đo mưa trong việc tính toán lưu lượng bằng mô hình SWAT trình bày mô phỏng lại dòng chảy trên toàn bộ lưu vực sông Hồng (giới hạn bởi đầu nguồn của sông tại Trung Quốc và trạm Sơn Tây ở Việt Nam) bằng mô hình SWAT.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 ĐÁNH GIÁ SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA SỐ LƯỢNG TRẠM ĐO MƯA TRONG VIỆC TÍNH TỐN LƯU LƯỢNG BẰNG MƠ HÌNH SWAT Đào Thị Huệ1, Vũ Đức Tùng2 Trường Đại học Thủy lợi, email: hue.dt@tlu.edu.vn Tổng cục Phòng chống thiên tai GIỚI THIỆU CHUNG Dòng chảy biết đến q trình tích hợp q trình khí địa hình [1], đóng vai trị lĩnh vực tài ngun nước, mơi trường thủy văn lưu vực sơng [2] Đó tảng để giúp nhà nghiên cứu hiểu vận chuyển trầm tích xây dựng hệ thống cảnh báo lũ Để hiểu vấn đề này, việc ứng dụng mơ hình thủy văn cho giải pháp hữu hiệu Trong số mơ hình thủy văn, mơ hình SWAT áp dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác nhau, ứng dụng nghiên cứu thủy văn vận chuyển trầm tích lưu vực nhỏ lớn Các nghiên cứu [3], [4] vào năm 2011 2018 mô việc xả thải vận chuyển trầm tích lưu vực Pháp lưu vực sông Wadi Harraza Các ứng dụng tương tự mơ hình SWAT nghiên cứu dịng chảy vận chuyển trầm tích giới thiệu Abbaspour vào năm 2007 [5] Chantha cộng vào năm 2011 [6] Kết từ nghiên cứu việc sử dụng mơ hình SWAT giúp mơ xác dịng chảy dịng trầm tích, phù hợp với liệu quan trắc Ngồi ra, mơ hình có hiệu mơ dịng chảy mưa q trình thủy văn Tuy nhiên ảnh hưởng số lượng trạm đo mưa vị trí trạm tới kết mơ hình SWAT chưa quan tâm Do đó, mục tiêu báo áp dụng mơ hình SWAT cho tồn lưu vực sơng Hồng (giới hạn đầu nguồn sông Trung Quốc trạm Sơn Tây Việt Nam) để xác định dòng chảy lưu vực trường hợp khác trạm đo mưa để xem xét ảnh hưởng số liệu mưa đầu vào việc tính tốn lưu lượng khu vực PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trong báo này, nhóm tác giả lựa chọn mơ hình thủy văn SWAT để tính tốn lưu lượng tồn lưu vực sông Hồng Dữ liệu đầu vào thu thập bao gồm: (1) Các liệu không gian đồ địa hình lưu vực dạng mơ hình số độ cao DEM (nguồn: https://earthexplorer.usgs.gov), đồ thổ nhưỡng (nguồn: FAO), đồ sử dụng đất lưu vực năm 2007 (nguồn: Bộ tài nguyên môi trường) (2) liệu thuộc tính bao gồm vị trí địa lý trạm thủy văn số liệu khí tượng (nguồn: Bộ nông nghiệp phát triển nông thôn) Mơ hình thiết lập với cửa trạm Sơn Tây cho toàn lưu vực với thời lượng tính tốn hiệu chỉnh năm từ 1/1/2003 đến 31/12/2009 Sau mơ hình kiểm định, xác thực lại thông số sau hiệu chỉnh khoảng thời gian tử 1/1/2010 đến 31/12/2013 Các trình hiệu chỉnh kiểm định thực trạm đo dọc theo sơng lưu vực bao gồm trạm Lai Châu, Hịa Bình, Gành Gà, Sơn Tây 448 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Do mục tiêu báo đánh giá ảnh hưởng vị trí trạm đo mưa tính tốn lưu lượng nên việc chạy mơ hình thực trường hợp: trường hợp bao gồm 19 trạm đo mưa trường hợp bao gồm 61 trạm đo mưa Trường hợp 1: Kết từ mơ hình dịng chảy mơ xác, theo xu hướng dòng chảy thực tế chí khoảng thời gian xuất lũ (hình 3) Tuy nhiên khác biệt kết tính toán số liệu thực đo thể rõ ràng tính tốn trạm đo Lai Châu (hình 4) Sự chênh lệch lưu lượng lên đến 200-300% năm Thiếu trạm đo mưa khu vực thượng nguồn nguyên nhân gây thiếu xác việc tính tốn lưu lượng Lai Châu Hình Vị trí trạm đo dùng cho hiệu chỉnh kiểm định mô hình Hình Lưu lượng trạm Lai Châu Hình Vị trí 19 trạm đo mưa trường hợp Hình Lưu lượng trạm Sơn Tây Trường hợp 2: Trong trường hợp tăng số trạm đo mưa lên, khu vực thượng nguồn, lưu lượng mô lớn số liệu thực đo đỉnh lũ mơ hình đánh giá cao tính tốn lưu lượng trạm Sơn Tây (hình 6) Điều khác biệt so với tính tốn trường hợp kết mô trạm Lai Châu (hình 7) ghi nhận tốt Việc xuất dịng chảy chuyển hướng tỷ lệ bốc nước thấp so với tổng lượng mưa (nguyên nhân thiếu trạm đo nhiệt độ việc phân loại đất sử dụng chưa xác làm giảm khả nước) cho nguyên nhân gây sai khác việc tính tốn dịng chảy Từ thấy việc SWAT cho kết tính dịng chảy tốt lưu vực cần tính có trạm đo lượng mưa Trong trường hợp có trạm đo mưa gần khu điểm Sơn Tây, trường hợp có trạm đo mưa gần điểm Lai Châu 449 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 CX KM MZ XL PT PN MK TT NH SH MM BL MT NG MN LC TU TG MS MAPD TC MT DB TB TH PY MC SM CN VY TL SC CK MC VS CB CDBC TG DH PL DT VH TD VY NB YC Hình Vị trí 61 trạm đo mưa trường hợp chuỗi số liệu từ đầu năm 2003 đến cuối năm 2009 kiểm định lại khoảng thời gian từ năm 2010 đến năm 2014 Kết mơ hình mơ tốt xu hướng dịng chảy năm có vài thời điểm, lưu lượng tính tốn vượt q so với lưu lượng đo đạc thực tế trạm Trong trường hợp giảm số trạm đo mưa đầu vào mơ hình giúp mơ xác lưu lượng trạm hạ lưu (trạm Sơn Tây) lại khơng đảm bảo xác việc mô lưu lượng trạm thượng nguồn Việc kiểm tra đánh giá nhánh phía thay tập trung vào điểm đầu nhánh phía quan trọng việc đảm vảo xác mơ hình để đánh giá chế độ thủy văn cho lưu vực TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình Lưu lượng trạm Sơn Tây Hình Lưu lượng trạm Lai Châu KẾT LUẬN Nghiên cứu cố gắng mô lại dịng chảy tồn lưu vực sơng Hồng (giới hạn đầu nguồn sông Trung Quốc trạm Sơn Tây Việt Nam) mô hình SWAT Mơ hình hiệu chỉnh với [1] Kahya, E., & Dracup, J.A 1993 US stream flow patterns in relation to the El Nino/southern oscillation Water Resources Research 28(8), pp 491-503 [2] Carolyne, W.L.D.A., Suzana, M.G.L.M., Abelardo, A.A.M., Jose, R.D.S.L., Raghavan, S., Charles, A.J 2018 Soil moisture and discharge modeling in a representative watershed in northeastern Brazil using SWAT Ecohydrology and Hydrobiology In press [3] Chantha, O., Sabine, S., Jose, M.S.P 2011 Assessment of hydrology, sediment and particulate organic carbon yield in a large agricultural catchment using SWAT model Journal of hydrology 401, pp 145-153 [4] Faiza, H., Mohamed, M., Gil, M., Salaheddine, A., Abdelkader, K 2018 Modeling of discharge and sediment transport through the SWAT model in the basin of Harraza (Northwest of Algeria) Water Science 32, pp 79-88 [5] Abbaspour, K.C 2007 User Manual for SWAT-CUP, SWAT Calibration and Uncertainty Analysis Programs Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology, Eawag, Dübendorf, Switzerland 450 ... thiếu xác việc tính tốn lưu lượng Lai Châu Hình Vị trí trạm đo dùng cho hiệu chỉnh kiểm định mơ hình Hình Lưu lượng trạm Lai Châu Hình Vị trí 19 trạm đo mưa trường hợp Hình Lưu lượng trạm Sơn... điểm, lưu lượng tính toán vượt so với lưu lượng đo đạc thực tế trạm Trong trường hợp giảm số trạm đo mưa đầu vào mơ hình giúp mơ xác lưu lượng trạm hạ lưu (trạm Sơn Tây) lại không đảm bảo xác việc. .. 2: Trong trường hợp tăng số trạm đo mưa lên, khu vực thượng nguồn, lưu lượng mô lớn số liệu thực đo đỉnh lũ mơ hình đánh giá cao tính tốn lưu lượng trạm Sơn Tây (hình 6) Điều khác biệt so với tính