Xây dựng công nghệ dự báo lũ bằng mô hình số thời hạn 3 ngày cho khu vực trung bộ việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN * * * * * * * * * XÂY DỤNG CÔNG NGHỆ Dự BÁO Lũ BẰNG MƠ HÌNH s ố THỜI HẠN NGÀY CHO KHU v ự c TRUNG BỘ VIỆT NAM MÃ SỐ: QGTĐ - 04-04 CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI: GS.TS TRAN TÂN TIÊN ĐẠI HỌC QUỐC Gia ca nw TRUNGTAWTHONGTINThU Vlti^ n T ' HÀ NỘI-2006 • nh nghiên cứu dự báo mưa cho khu vực Trung Trung Bộ mỏ hình so ' ■háo thời tiết nhu' RAMS RTA WRF Từ kết nhân có mơ hirr RAMS có khả cho dự báo mưa lớn (lượng mưa 100-200 mm/ngày) 2) Sử dụng mô hint' RAMS với lưới lồng (bước lưới 36, km), số liệu AVN, cao khong V cl a phương để dự báo mưa Kết nghiên cứu nâng cao chất lượng dự báo IVr j khu vực này, đông thời tạo hộ s ố liệu đầu vào hồn chỉnh, phục \ cho cơng tác dự báo lũ sông Trà Khúc Kết qua dự báo mưa kiểm tra đánh giá chí số thống kê 3) Để dự báo lũ sử dụng mơ hình sóng động học chiều, phương pháp phần tử hữu hạn phương pháp s c s với thông số thành lập cho lưu vực sông Trà Khúc với kếl dự báo mưa nói tiến hành thử nghiệm dự báo lũ cho kết khả quan 4) Trên sở nghiên cứu đề tài xây dựng công nghệ dự báo lũ trước ngày cho lưu vực sơng Trà Khúc đến trạm Sơn Giang có khả chuyển giao Công nghệ mở triển vọng nghiên cứu áp dụng để xây dựng cồng nghệ dự háo lũ trước ngày với lưu vực Miền Trung khác Kết nghiên cứu đề tài trọng điểm quốc gia đánh dấu giai đoạn dự báo lũ Trung Bộ Việt Nam f Tình hình kinh phí đề tài (hoặc dự án): Kinh phí dự án 300 triệu chi để thực đề tài KHOA QUAN LÝ CHỦ TRÌ ĐỂ TÀI TRƯỜNC, ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN PHÕ Hitu itiuỢriú Summary a Project name: “Developing a numerical technique for 3-day flood forecast in Central Vietnam” b The head o f project: Prof Dr Tran Tan Tien c Participants: Dr Luong Tuan Anh, MSc Nguyen Thanh Son, MSc Nguyen Minh Truong, MSc Hoang Thanh Van, BSc Cong Thanh, BSc Ngo Chi Tuan, BSc Le Quoc Huy d Objectives and contents - Objectives + To develop a numerical technique for 3-day flood forecast in Tra Khuc river basin, aiming at lessening natural disasters such as property and human damages caused by floods + To initially evaluate the ability to operationally apply to Tra Khuc river basin - Contents + The application of RAMS to accurately forecast heavy rainfall for 2.5 day term To choose suitable grid configurations, including nested grids, such as domain sizes, number of nested grids, horizontal and vertical grid spacings, which are suitable to RAMS to forecast heavy rainfall with high accuracy for 2.5-day term in the basin of interest To evaluate the impacts of the surface and SST (Sea Surface Temperature) on forecast fields by using the weather surface data, soundings, and forecast SST to increase the accuracy of meteorological forecasts To study the impacts of CPSs (Convective Parameterization Scheme) on rainfall forecasts by using differents schemes which are widely available Accordingly, to choose a suitable scheme for Central Vietnam Finally, for the atmospheric study, to evaluate rainfall forecasts in the domain of interest by using heavy rainfall observed data whose events caused floods in the domain + Other atmospheric models are also applied, such as WRF, ETA, however, according to the given results the accuracy of rainfall forecasts is not as good as one given by RAMS + Establishing flood model Using different schemes in term of finite element method, such as linear interpolation function, weighted function, and polynomial function, a ID kinematic wave model is developed, where explicit and implicit schemes are chosen To study surface processes and choose a suitable scheme for flow computations by using topography maps, river maps, coverage maps, and landuse maps which are then used to create acclivity maps and maps for discrete elements A set of parameters for the model is calibrated, using the optimal and GIS methods and flow observed data in the years of 2003, and 2004 To quantitatively evaluate flood forecasts using flow observed data in 2005 for criteria such as volume, peak and evolution + As the last step, a numerical technique is operationally integrated for Tra Khuc river basin The integrated technique is easily updated if landuse and coverage change and used for other basins e Results 1) Up to present, flood forecast term in Central Vietnam is limited by 12h In this project a numerical technique with 3-day term has been developed and tested for Central Vietnam As the first step, we studied heavy rainfall forecast problem in Central Vietnam using different models such as RAMS, ETA, WRF According to the results RAMS gave the best forecasts (with rainfall amount 100-200 mm/day) 2) Using RAMS with 3-nesled grids respective to 36, and km horizontal grid spacings, AVN data, soundings and local weather station data were used to forecast heavy rainfall, resulting in the accuracy improvements for the Central region of Vietnam At the same time, the input data for flood model were set up, which was then used to forecast flood in Tra Khuc river basin Rainfall forecasts were c\aluated using statistical indexes 3) To forecast flood ID kinematic wave model was applied, using finite element and s c s methods with parameters calibrated for Tra Khuc river basin Using rainfall forecasts given by RAMS, flood forecasts were carried out and gave promising results 4) Basing on above studies, this project has successfully developed a numerical technique to forecast flood in Tra Khuc river basin (to Son Giang station) for 3-day term, which is available to exchange The aforementioned technique opens prospects of forecasting flood for 3-day term in other regions of Central Vietnam The results obtained by this national key project marks a new step forward of flood forecasting in the Central of Vietnam / Project financial source: This project was supported by Vietnam National University, Hanoi, under Grant QGTD-04-04 with the total finance of 300.000.000 VND MỤC LỤC ■ m Mở đ ầ u 11 Chương Tổng quan dự báo mửa lũ th ế giới V iệt Nam 14 1.1 Nghiên cứu mưa Thẽ giới Việt Nam 14 1.1.1 Các phương pháp dự báo mưa giới 14 1.1.2 Một số cơng trình dự báo mưa ỏ Việt N am 16 1.2 Tình hình nghiên cứu lũ Thế giới Việt N am 19 1.2.1 Phân loại mơ hình mơ q trình dòng chảy 19 1.2.2 Mơ hình thuỷ động lực học 25 1.2.3 Các mơ hình nhận thức 32 1.2.4 Một sơ" kết ứng dụng mơ hình tốn thuỷ vãn Việt Nam 39 1.3 Đặc điểm địa lý tự nhiên lưu vực nghiên cứu 40 1.3.1 Vị trí địa lý 40 1.3.2 Địa hình 41 1.3.3 Địa chất, thổ nhưỡng 41 1.3.4 Thảm thực v ật 42 1.3.5 Khí hậu 44 1.3.6 Đặc điểm thủy văn mạng lưới sơng SI 45 Chương Dự báo mưa mơ hình s ố 49 2.1 Cơ sở lý thuyết mơ hình RAMS 49 2.1.1 Lịch sử phát triển Mơ hình RAMS 49 2.1.2 Các đặc trưng tốn-lý mơ hình RAMS 51 2.2 Các sơ đồ đốĩ lưu, lựa chọn cải tiến 64 2.2.1 Tham sơ hố đối lưu .64 2.2.2 Sơ đồ tham sơ" hố đối lưu Kuo đãđược đơn giản hoá 66 2.3 Cơ sở lý thuyết mơ hình WRF 68 2.3.1 Giới thiệu vế mơ hình WRF 68 2.3.2 Sơ đồ hệ thơng chạy mơ hình WRF 68 2.3.3 Các phương trình Euler dạng thơng thường 69 2.3.4 Các trình vật lý mơ hình 71 2.4 Xây dựng lưới tính phục vụ dự báo mưa lớn 73 2.5 Điều kiện biên điều kiện ban đầu cho mơ hình dự báo mưa 74 Chương Mô dự báo lũ mơ hình sóng động học m ột chiều phương pháp phần tử hữu hạn phương pháp s c s 76 3.1 Lý thuyết mơ hình sóng động học chiều phương pháp phần tử hữu h n 76 3.1.1 Mơ hình sóng động học chiều .76 3.1.2 Phương pháp phần tử hữu hạn 76 3.2 Phương pháp s c s 87 3.2.1 Cơ sở phương pháp s c s 87 3.2.2 Phát triển s c s thê giới Việt Nam 90 3.3 Xây dựng thơng sơ' mơ hình mơ dự báo lũ 92 3.3.1 Cơ sở liệu 92 3.3.2 Chương trình tín h 95 3.3.3 Xác định thông sô" mơhình mơ phỏngvà dự báo lũ cho lưu vực sơng Trà Khúc trạm Sơn Giang 98 Chương Xây dựng công nghệ dự báo lũ ngày cho khu vực Trung Bộ .7 100 4.1 Đánh giá kết mô dự báo mưa khu vực Trung Bộ 100 4.1.1 Dự báo mưa trạm Synốp RAMS 100 4.1.2 Dự báo mưa trạm đo mưa lưu vực sông Trà Khúc sông Vệ .104 4.1.3 Các số đánh giá dự báo mưa 115 4.2 Đánh giá kết mô dự báo l ũ 120 4.2.1 Đánh giá kết mô 120 4.2.2 Kiểm nghiệm thông sô" 122 4.2.3 Hiệu chỉnh thông số dùng mưa dự báo thời hạn ngày mơ hình RAMS ! .123 4.2.4 Dự báo lũ từ tài liệu mưa mơ hình RAMS 126 4.3 Xây dựng quy trình dự báo lũ 127 4.3.1 Cài đặt chạy mơ hình dự báo Khí tượng 127 4.3.2 Quy trình dự báo lũ: 128 Kết luận kiến n g h ị 132 Tài liệu tham k h ảo 133 Phụ lụ c 140 10 distribution is also much better, compared to the AOR Interestingly, as time goes by the simulated heavy rainfall band moves toward the coastline, with the 2-day ASR maximum reduced to 270 mm For case la ihe distribution and evolution of the ASR (not shown) manifests similar characteristics, with the 2-day ASR maximum of about 240 mm The use of the original KF CPS so far shows two common characteristics: first, in any case, the simulated heavy rainfall band is mislocated near and along the coastline and secondly, it is insensitive to the finest arid The distribution of the ASR with the modified KF CPS (case ]lb-a) and NCEP-NCAR Reanalysis is shown in Fig 15 The ASR clearly shows a significant increase on the first day as compared to Fig II, and the local maximum center near the Thuong Nhat station (16.12"N107.68"E) is well caplured The maximum 12 h ASR (240 mm) is very close to the observed \alue (270 mm), however, as lime elapses the simulated values can noi caich up the real temporal evolution The 2-day maximum ASR is about 360 mm and attains 50% of The AOR Despile ihis fact, case llb-a manifests a significant improvement in reproducing hea\\ rainfall caused by ihe event For the 2-izrid configuration case Ib-a gives a similar ASR distribution but the 2-day maximum is only about ] 50 mm (not shown) When the new trigger function is applied, case ]lb-b shows ihe ASR distribution as illustrated in Fi" 16.-A look the figure says that the maximum 12 h ASR well agrees wilh the observed value al Thuong Nhat station (16.!21>N-I07.6S"E) but local maximum centers lower latitude are not well depicted Similar to the above case, as time elapses the ASR maximums can not also 10 catch lip the real evolution and southern maximum centers are not well reproduced in comparison with the AOR distribution However, this case qualiiativel) gives the best results 111 both rainfall amount (450 mm ASR attaining more than 62% of \he AOR) and the ASP distribution For case Ib-b, a similar distribution is found with the :-da> maximum ASR of abc lit 19 220 mm (not shown) Clearly, irrespective of the choice of initial and lateral boundarj forcing, the modified KF CPS gives much better results, using 3-grid configuration As 10 verify the contribution of the ACSR Fig 17 shows the 48 h ACSR for case Ila and ilb-b In this situation both cases give similar results, however, compared to Fis 14 and Fig 16 the conclusion given in subsection d is repeated, which helps to e x p la in the ASR distribution near and along the coastline for case lla and a much better distribution aiven by case ilb-b Generally speaking, for case ]lb-b the resolvable rainfall play much more essential role near and along the mountain range f Inclusion of the (idveclive terms To clarify if the inclusion of the adveciive terms can contribute to the ASR, usirm the swilch coefficient in equation (15), equal 10 a„, the ASR for case ]Ib-b is considered The inclusion makes almost no chanue in the ASR (not shown) That means that either the adveclive terms play almost no role in ihe formation and development of convective clouds (for ihis region) or ihey can not be parameterized in the CPS as aiven in section meaning thal the advective lerms contribute 10 the updraft acceleraiion with a \^eÍ2 ht which is much larger lhan Summary The region of central Vietnam is mountainous with short and steep rivers Tropical weather systems that originate offshore in the Sout h China Sea are a common occurrence during the transition seasons The threat of local flash floods is high during ihese periods and skillful heavy rainfall forecasts are essential Finer grid spacing makes a large difference in the numerical model experiments, illustrating the need for such domains in numerical weather prediction models to forecast heavy rainfall in mountainous terrain The in 'id;Tied KF CPS using a new diagnostic equation to compute the updraft velocity, closure assumption, and trigger function, significantly improves the ASR and is much more sensitive to the model grid configuration The vertical gradient of the Exner function perturbation thus appears 10 pla> an important role in the parameterization of convection in regions of complex terrain In llie present study, CAPE definition is extended, unlike ihe traditional definition, 10 contain a dynamic term which, used with ihe new equation to compute the updrafi velocity might m aintain convection even in environm ent o f neiiative buovanc) i f the pressure iiradient can support convection againsl the negative buoyancy When the new triiiser function is tested ii shows a promising reliability and the most important advaniaee is that the new function is developed based on an explicit physical mechanism and fewer empirical coefficients are used The simulated precipitation shows that the resolvable precipitation plays a very important role near the mountain ranges when the modified scheme is used with the new trisi'jer function On [lie conirarv if s much small when the oriiiinal scheme is used The ASR improvemenl suggests lhai the iriíiíier function needs 10 be developed along wilh other components of the CP*' as a whole Despile the CPS is turned off for t!rid however, if we simph consider formalislic "computational convergence" aspect of the CPS for the ASR distribution b\ reducing grid sizes, then we see thal case la and Ila intuitively show that the original K.F CPS is-'.'neuira! to Ihise two cases because the'ASR does not approach to the AOR while increasing model resolutions On the contrary the modified KF CPS shows a sironiier ’ convergence Tor case lb and lib especially when the new trigger function is used Finally, an accurate real-time forecast for the rainfall amouni still remains a major challenge to numerical weather prediction models, since the simulated piecipiisiion might sironul} depend on the daia used Acknowledgments This research was supported bv the Science Foundation, Hanoi National University, under Grant QGTD-04-04 NCEP Reanalysis data provided by the NOAA-CIRES ESRL/PSD Climate Diagnostics branch, littp:/Av\vw cdc.noaa.gov/ Boulder, Colorado, USA, from their Web site at MẪU 1: TĨM TẮT CÁC CƠNG TRÌNH NCKH CỦA CÁ NHẢN ~ ài bá° ’ bá° cá0 Hội nghị khoa h°c—> Ngành: Khí tượng Thủy vãn Hải dương học Chuyên ngành: Thủy văn Họ tên (các) tác giả cơng trình: Nguyễn Thanh Sơn, Ngó Chí Tuấn Năm: 2004 vực sơng Vệ Tên tạp chí: Tạp chí Khoa học, Đại học Quốc gia Hà Nội Tom tãt cơng trình băng tiếng V iệt: Việc mô lũ thường giải thông qua cac tóan vê q trình thấm q trình tập trung nước lưu vực Bài báo giới thiệu kẽt ứng dụng mơ hình sóng động học môt chiểu phương pháp phần tử hữu hạn phương pháp s c s lưu vực sông Vệ việc mô la làm sở cho việc xây dựng công nghệ dự báo lũ khai thác hợp lý tài nguyên nước đất bề mặt lưu vực Tiếng Anh (như mục 3, 4, : Title ; Joumal/Proceedings/Book tillc ; Volume/No , pages, Summary in English) - Name of article: Simulate storm-water runoff on Ve river basin using onedimentional kinematic wave model - Nam of journal: Natural sciences and technology, Vietnam national university, Hanoi; T XX, No3AP., 2004, pages 44-50 - Summary: The storm-water runoff simulation in solved by mathematical methods for absorbed and concentrated processes of flow on the basin This article introduces the results of applying one-dimensional kinematic wave model using finite elements and s c s methods for storm-water runoff simulation in the Ve river basin This makes basic for building predictive technology of streamflow and properly managing/ exploiting water and soil resources on surface basin 141 MẨU 1: TÓM TẮT CÁC CƠNG TRÌNH NCKH CỦA CÁ NHÃN (Bài báo, báo cáo Hội nghị khoa học ) Ngành: Khí tượng Thủy văn Hải dương học Chuyên ngành: Thủy văn Họ tên (các) tác giả cơng trình: Nguyễn Thanh Sơn Năm: 2006 Tên báo: Thực nghiệm số cồng thức tính thấm phương pháp s c s cho lưu vực sông Vệ trạm An Chi Tên tạp chí: Tạp chí Khoa học, Đại học Quốc gia Hà Nội Tóm tắt cơng trình tiếng Việt : Phương pháp s c s Cục thổ nhưỡng Hoa Kỳ áp dụng rộng rãi nhiều khu vực giới Phương pháp dung đe tinh tham cac mơ hình mưa- dòng chảy áp dụng linh hoạt VỚI nhiêu cai tiẽn cho phù hợp với điều kiện thực nghiệm sô kết hợp phương páhp s c s mơ hình sóng động học chiểu phương pháp phần tử hữu hạn để mô lũ lưu vực sông Vệ trạm An Chi Tiếng Anh (như mục 3, 4, : Title ; Journal/Proceedings/Book tille ; Volume/No , pages, Summary in English) - Name of article: Numerical experiment of the formula computing inliltration embedded in the s c s method for the Ve river basin, An Chi station -Nam of journal: Natural sciences and technology, Vietnam national university, Hanoi; T XXII, Nol AP., 2006, pages 20-26 - Summary: s c s method developed by the U.S Soil Consevation Service have been being applied in many reagions all over the world Application of this method for computing infiltration in rainfall- runoff models have been applied for various local leagions with flexible corrections This paper presents the correction of the formular computing infiltration by using the numerical method, which is the combination of the s c s method and one- dimentional kinematic way solved by finite element method The correction was done for the Ve river basin, An Chi station mau 1: TOM TAT CÁC CƠNG TRÌNH NCKH CỦA CÁ NHÂN (Bài báo, báo cáo Hội nghị khoa học ) Ngành: Khí tượng Thủy văn Hải dương học Chuyên ngành: Thủy văn Họ tên (các) tác giả cơng trình: Nguyễn Thanh Sơn Nãm: 2006 Tên báo: Áp dụng mơ hình 1DKWM FEM & s c s đánh giá tác động q trình thị hóa đến dòng chảy lũ số sơng ngòi miền Trung Tên tạp chí: Tạp chí Khoa học, Đại học Quốc gia Hà Nội Tóm tắt cơng trình băng tiếng Việt: Việc mơ lũ thường giải thông qua tốn vê q trình thấm q trình tập trung nước lưu vực Sư dụng mơ hình sóng động học chiều phương pháp phần tử hữu hạn (1DKWM-FEM) kêt hợp với phương pháp s c s thu thành công định mô lũ số lưu vực sơng ngòi Miền Trung Bài báo giới thiệu kết áp dụng mơ hình để đánh giá tác động cua kịch bán đô thị hóa đến hình thành đỉnh lũ, từ đưa cảnh báo cho nhà quy hoạch tính hợp lý khai thác tài nguyên đất nước bề mặt lưu vực Tiếng Anh (như mục 3, 4, : Title ; Journal/Proceedings/Book tille ; Volume/No , pages, Summary in English) - Name of article: The Impact of urbanisation on food flow over river basins in central Vietnam, using One- Dimensional kinematic wave model & s c s method -Nam of journal: Natural sciences and technology, Vietnam national university, Hanoi; T XXII, No2B PT, 2006, pages 149-157 - Summary: The storm-water runoff simulator) is solved by mathematical methods for absorbed and concentrated processes of flow on the basin This article introduces the results of applying one - dimensional kinematic wave model using finite elements and s c s methods (1DKWM-FEM & SCS) for storm-water runoff simulation in the Central Vietnam river basins This study shows simulation results by applying this model to estimate the impact ot urbanisation on the formation of flood peak based on which warnings are given to planning makers for optimal using soil and water resources over the basins 143 MẪU 1: TỎM TẮT CÁC CƠNG TRÌNH NCKH CỦA CÁ NHÂN (Bài báo, báo cáo Hội nghị khoa học ) Ngành: Khí tượng Thủy văn Hải dương học Chuyên ngành: Khí tượng Thủy văn Họ tên (các) tác giả cơng trình: Trần Tân Tiến, Nguyễn Thanh Sơn Nguyễn Minh Trường, Ngơ Chí Tuấn, Cơng Thanh Năm: 2006 Tên báo cáo: An integraed system to forecast flood in Tra Khuc river basin for 3-day term Ten Họi nghị khoa học: Hội thảo Viêt Nhât vể gió mùa Châu Á Tiêng Anh (như mục 3, 4, : Title ; Joumal/Proceedings/Book til le ; Volume/No , pages, Summary in English) -Name of article: An integraed system to forecast flood in Tra Khuc river basin for 3-day term -Nam of proceeding: Vietnam-Japan joint workshop on asian monsoon, 2006 - Summary: In the present study RAMS (The Regional Atmospheric Modeling System) model is used to simulate heavy rainfall events causing floods in Tra Khuc river basin for 3-day term, using 3-grid configuration with 36 verticalsigma levels The initial and boundary conditions are created using real time AVN data bay NCEP The local meteorological features are taken into account using weather and aerologic data during initializing The simulated precipitation is then interpolated to observation sites in the basin and shows a good agreement with the observed data The flood model is ID kinematic-wave model usinh the s c s (Soil Conservation Service) and finite element methods, which can well depict the runoff flow in the basin as well as the flow in the channel Using rainfall data given by RAMS, the simulated floods also show a good agreement in comparison with the data observed at Son Giang station The simulated results give peak error bounded between 5-25%, meanwhile the volumne error is about 10-17%, and the degree of WMO effective coefficient (R2) is 70-87% 144 MẪU 1: TÓM TẮT CÁC CÕNG TRÌNH NCKH CỦA CÁ NHÃN IBài báo, báo cáo Hội nghị khoa học ) Ngành: Khí tượng Thủy văn Hải dươn° học Chuyên ngành: Khí tượng Họ tên (các) tác giả cóng trình: Trán Tân Tiến, Nguyẻn Minh Trường Năm: Đang chờ in Tên báo: Modifications to The Kain-Fritsch Scheme Usinh The Vertical Gradient or The Exner Function Perturbation and Their Influence on Simulated Precipitation Tên tạp chi: Monthly Weather Review- American Meteorological Society Tiẽng Anh (như mục 3, 4, : Title ; Joumal/Proceedings/Book tille ; Volume/No , pages, Summary in English) -Name of article: Modifications to The Kain-Fritsch Scheme Usinh The Vertical Gradient 01 The Exner Function Perturbation and Their Influence on Simulated Precipitation -Nam of Journal: Monthly Weather Review- American Meteorological Society - Summary: From 24 to 26 November 2004 an extreme heavy rainfall event occurred in the muontainous provinces of central Vietnam, resulting in flooding along local rivers and severe human and property damage The Regional Atmospheric Modeling System (RAMS) Version 4.4 is used to simulate this event In the present study, the convective parameterization scheme includes the original Kain-Fritsch scheme and a modified one where a new diagnostic equation to compute updraft velocity, closure assumption, and trigger function are developed These modification take the vertical gradient of the Exner function perturbation into account, with a switch coefficient to account for the role of the advective terms In order to examine the sensitivity of the new equation to grid spacing, two and three nested grid configurations are used The simulated precipitation shows that the modified scheme with the new trigger function gives much better results than the original one, especially when the 3grid configuration is used The resolvable precipitation plays a very important role when the modified scheme is used with the new trigger function On the contrary, it’s small when the original scheme is used The improvement m the simulated precipitation may be caused by a more explicit physical mechanism of the new trigger function and suggests that the trigger function needs to be developed along with other components of the scheme, such as closure assumption and cloud model, as a whole The formalistic inclusion of the advective terms in the new equation gives almost no additional improvement of the simulated precipitation The results also appear to be robust with the use of different initial and lateral boundary forcing applied to RAMS MẪU 2: SCIENTIFIC PROJECT branch : M E TE O R O L O G Y H Y D R O L O G Y p r o jec t c a te g o r y : NAT.ONAL LEVEL Title: “Developing a numerical technique for day flood forecast in Central Vietnam” Code: QGTD.04.04 Managing Institution: Vietnam National University Implementing Institution: Hanoi University of Science Collaborating Institutions: Coordinator: Key implementors: Duration: 2004-2006 Budget: 300.000.000 VND 10 Main results - Results in science and technology: In this project a system is proposed and tested for Tra Khuc river basin for 3-day term, which is described as following For the atmospheric subsystem, RAMS (The Regional Atmospheric Modeling System) model is used to simulate heavy rainfall events causing floods in Tra Khuc river basin for 3-day term, using 3-grid configuration with 36 vertical-sigma levels The grid configuration is set for RAMS to include Grid 1: centered at 150N-1090E to include 92 X 92 grid points with the horizontal grid spacing of 36 km Grid 2: centered at 150N-1080E to include 92 X 92 grid points with the horizontal grid spacing of km Grid 3: centered at 150N-108.20E to include 92 X 92 grid points with the horizontal grid spacing of ? km The initial and boundary conditions are created using real time AVN data by NCEP The local meteorological features are taken into account using weather and aerologic data during initializing The simulated precipitation is 147 rpolated to observation sites in the basin and shows a good agreement with the observed data The flood model IS ID kinematic-wave model using the s c s (Soil ,Conservation Service) and finite element methods, which can well depict the runoff flow in the basin as well as the flow in the channel The computational technique of the model is done as following steps - First, a m esh es o f discrete elem ents for basin is made Second, a mode] to relate two variables is determined For example, Manning equation could be used Third, a set of finite element equations is developed, using weightedresidual Galerkin method - Fourth, a set of algebraic equations is given, then - Fifth, the algebraic equations are solved for the first variable vectors, and - Finally, to compute the second variable using the model described in the second step Using rainfall data given by RAMS, the simulated floods also show a good agreement in comparison with the data observed at Son Giang station The simulated results give peak error bounded between 5-25' ( meanwhile the volumne error is about 10-17%, and the degree of WMO effective coefficient (R2) is 70-87% - Results in training: bachelors, master student, doctorer students - Publications: scicntific articles 11 Evaluation grade (if the project has been evaluated by the evaluation committee: excellent, good, fair): Excellent 148 PHIẺU ĐẢNG KÝ KÉT QUẢ NGHIÊN c u KH-CN Ten đc tài (hoăc dir anT* Yí, 7i ’ ’ ) Xay dựng cong nghệ dự báo lũ băne mơ hình sơ thời hạn ng ày cho khu vực Trung Việt Nam Mã số: QTTĐ 04.04 Cơ quan chủ trì đ T t Ì T h ^ d ^ y r ^ ^ g Đại học Khoa học Tự nhiẽn Địa chỉ: 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân Hà Nội Tel: 8584287 Cơ quan quản lý để tài (hoặc dự án): Đại học Quôc gia Hà Nội Địa chỉ: 144 Xuân Thuy, cầu Giấy, Hà Nội Tel: 8340564 Tổng kinh phí thực chi: 300 000 000 đồng Trong đó: - Từ ngân sách Nhà nước - Kinh phí trưòrng: 300 000 000 đồng - Vay tín dụng: - Vốn tự có: - Thu hồi: Thòi gian nghiên cửu: 02 năm Thời gian bắt đầu: 01/2004 Thời gian kết thúc: 01/2005 Tên cán phôi hợp nghiên cứu: ThS Nguyễn Thanh Sơn, CN Ngơ Chí Tuấn, ThS Nguyễn Minh Trường, CN Cơng Thanh, CN Trần Ngọc Minh ThS Hoàng Thanh Vân, CN Tạ Hữu Chỉnh, ThS Mai Văn Khiêm, TS Lương Tuấn Anh Số đăng ký Sô chứng nhận đăng ký kết Bảo mật: a Phổ biến rộng rãi: đề tài nghiên cứu b Phổ biến hạn chế: c Bảo mật: Ngày: Tóm tắt kết nghiên cứu: 1) áp dụng mơ hình RAMS đự báo mưa lơn thời hạn 2,5 ngày với độ xác cao Nghiên cứu cải tiến lưới tính phù hợp: Nghiên cứu kích thước lưới, sô ưới lồng độ phân giải lưới phù hợp mơ hình RAMS đê dự báo mưa lơn thời hạn 2,5 ngày với độ xác cao phù hợp với qui mơ lưu vực sòng nghiên Nghiên cứu ảnh hưởng mặt đệm nhiệt độ nước biên mơ hình: Cập I 149 õhậ quan trăc cac trạm khí tượng bé mặt sơ liêu thám sát cao không số liệu dự báo nhiệt độ nước biển tồn cầu nhàm nâng cao độ xác dự báo mưa g h ien cưu va cai tiên sơ đổ tham số hố đối lưu m hình: Thử nghiệm cac sơ đo đoi lưu sử dụng có hiệu để dự báo mưa giới, từ đo chọn sơ đo toi ưu nhât, cải tiên sơ đồ chọn cho phù hợp với diều kiện miền Trung Việt nam K iem ngh iẹm va đánh giá kết dự báo mưa lớn khu vực nghiên cứu: Chọn cac ky mưa lớn điển hình gây lũ lớn lưu vực nghiên cứu đánh giá chất lượng dự báo khả áp dụng mơ hình 2) Lựa chọn mơ hình dự báo lũ lãnh thổ nghiên cứu Tồng quan va lựa chọn mơ hình dự báo lũ phù hợp: Vận dụng kinh nghiệm, kết qua rút từ cơng trình nghiên cứu thê giới, sử dụng sơ đồ giải khác mơ hình phần tử hữu hạn sóng động học để hồn thiện nâng cấp mơ hình tính tốn lũ Nghiên cứu mặt đệm lựa chọn sơ đồ tính tốn dòng chảy: Tập hợp sơ hố đổ địa hình, mạng lưới thuỷ văn, thám thực vật đất trạng sử dụng đất từ thành lập đồ độ đốc, đổ lưới phần tử để xác định thông số mố hình Trong mơ khơng gian sử dụng hàm nội suy khác ổn định sơ đồ tính hàm nội suy tuyến tính, hàm nặng phía hàm nội suy bậc cao Giải phương trình vi phân sơ đồ tãng cường, sơ đồ ẩn lặp sơ đồ ẩn sử dụng bước lẻ Xác lập thông số cho mô hình lựa chọn cho lưu vực sơng Trà Khúc: Bằng phương pháp GIS phương pháp tối ưu hoá Dự báo kiểm nghiệm đánh giá: Đưa dự báo kiểm nghiệm mô cho số trận lũ lớn gần sử dụng sô liệu lịch sử năm 2003, 2004 dự báo trận lũ năm 2005, rút kêt luận tính đắn mơ hình dự báo lũ lựa chọn đồng thời đánh giá tác động hoạt động kinh tẽ xã hội lưu vực đến hình thành dòng chảy lũ từ đưa kiên nghị biện pháp giảm thiểu tai biến lũ 3) Xây dựng công nghệ dự báo lũ sở liên kết mơ hình RAMS mơ hình tốn thuỷ văn Liên kết mơ hình: Truy xuất kết dự báo mò hình RAMS phù hợp tái mơ bình thuỷ văn Thử nghiệm dự báo: Dự báo trận lũ xảy sử dụng két dự báo nưa Xác lập thông sô phù hợp với mơ hình tính tốn mưa lũ 150 lưu vực lựa chọn lưu vực đa lựa chọn theo tiêu: Tống lượng lũ đỉnh lũ trình 10 Xây dựng qui trình cơng nghệ dự báo mưa lũ liên hồn đế có the canh báo kịp thời cố hiệu K iểm tra dự báo trình diễn kết quả: Đánh giá chất lượng đự báo lũ Kiên nghị vê quy mô đỗi tượng áp dụng nghiên cứu: Kết nghiên cứu cần chuyên giao đê áp dụng dự báo lũ cho sông Trà Khúc xây dựng đề tài NCKH cấp nhà nước để đưa vấn đề dự báo lũ lũ quét thời hạn ngày thành thực đáp ứng yêu cầu xã hội Họ tên Học hàm Chủ nhiệm đề Thủ trưởng quan Chú tịch Hói dong Thú trướng quan tài chủ trì đề tài đ ánh giá ch ín h thúc quán 1} dể tài Trần Tân Tiến L ĩ 'ĩỉục ù n GS.TS íó TS học vị * Ký tên Đóng dấu r** t ; iì^u /c / ‘M i DẠI p ' ,h o a ►TOC\ V e TƯ N H IÉ N ;■?/ ■ VX J - T W V ? ĩ :.-.' IM ... 92 3. 3.2 Chương trình tín h 95 3. 3 .3 Xác định thơng sơ" m hình mơ phỏngvà dự báo lũ cho lưu vực sông Trà Khúc trạm Sơn Giang 98 Chương Xây dựng công nghệ dự báo lũ ngày cho khu. .. dùng mưa dự báo thời hạn ngày mơ hình RAMS ! .1 23 4.2.4 Dự báo lũ từ tài liệu mưa mơ hình RAMS 126 4 .3 Xây dựng quy trình dự báo lũ 127 4 .3. 1 Cài đặt chạy mơ hình dự báo Khí... VĂN KHIÊM TS LƯƠNG TUẤN ANH HÀ NỘI-2006 Báo cáo tóm tất: a Tên đề tài: Xây dựng công nghệ dự báo lũ mơ hình số thời hạn ngày cho khu vực Trung Bộ Việt Nam b Chủ trì đề tài: GS.TS Trần Tân Tiến