Nghiên cứu ứng dụng số liệu mưa vệ tinh mô phỏng lũ khu vực trung lưu sông Mã

Bài viết trình bày kết quả tính toán dòng chảy lũ trên dòng chính sông Mã dựa trên nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy văn IFAS của Viện nghiên cứu công chính Nhật PWRI. Nguồn dữ liệu đầu vào mô hình là mưa thực đo và sản phẩm mưa vệ tinh GSMaP_NRT

BÀI BÁO KHOA HỌC DOI: 10.36335/VNJHM.2020(709).51-62 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SỐ LIỆU MƯA VỆ TINH MÔ PHỎNG LŨ KHU VỰC TRUNG LƯU SƠNG MÃ Nguyễn Tiến Kiên1 Tóm tắt: Hiện nay, hệ thống dự báo lũ giới tích hợp nhiều nguồn liệu mưa sản phẩm đa, vệ tinh để bổ sung kết hợp với mưa thực đo phát triển phổ biếntại quan khí tượng thủy văn nước tiên tiến Mỹ, Nhật, Trung Quốc, Hàn Quốc Báo cáo trình bày kết tính tốn dòng chảy lũ dòng sơng Mã dựa nghiên cứu ứng dụng mơ hình thủy văn IFAS Viện nghiên cứu cơng Nhật PWRI Nguồn liệu đầu vào mơ hình mưa thực đo sản phẩm mưa vệ tinh GSMaP_NRT Kết tính tốn cho thấy với mạng lưới trạm thưa thớt, việc mơ dòng chảy lũ cho vị trí khu vực trung thượng lưu sông Mã không tốt với hai nguồn số liệu mưa thực đo mưa vệ tinh Khi so sánh kết tính tốn, số trường hợp việc sử dụng mưa vệ tinh cho kết khả quan sử dụng mưa thực đo, tiền đề cân nhắc việc áp dụng số liệu mưa vệ tinh tính tốn dòng chảy lũ cho vùng khơng có trạm đo khu vực trung thượng lưu sơng Mã Từ khóa: GSMaP_NRT, Lưu vực sơng Mã, Mơ dòng chảy lũ, Mơ hình IFAS Ban Biên tập nhận bài: 08/12/2019 Ngày phản biện xong: 12/1/2020 Ngày đăng bài: 25/01/2020 Đặt vấn đề Thực trạng mạng lưới trạm thưa thớt vấn đề khó khăn thách thức việc tính tốn mơ dòng chảy dự báo lũ lưu vực Nhiều nghiên cứu nhà khoa học giới [1-2,5] tích hợp nguồn số liệu mưa thực đo vệ tinh vào mơ hình thủy văn thủy lực tính tốn dòng chảy cho lưu vực sơng khơng có thiếu trạm đo mặt đất chứng minh giải pháp tính hiệu tính tốn mơ dòng chảy lưu vực sơng Trên thực tế, số quan khí tượng thủy văn tích hợp nhiều nguồn liệu viễn thám mưa vệ tinh, mưa dự báo số trị, liệu cao độ số, thảm phủ số liệu thực đo vào mơ hình thủy văn, thủy lựctrong hệ thống dự báo lũ Sông Mã sơng lớn liên quốc gia với tổng diện tích tồn lưu vực 28400km2, phần diện tích lưu vực thuộc Việt Nam 17600km2 chiếm 62% tổng diện tích, Lào 10800 km2 chiếm 38% diện tích lưu vực.Hiện nay, thực trạng mạng lưới trạm khí tượng thủy văn lưu vực thưa thớt, đặc biệt khu vực Trung tâm Dự báo khí tượng thuỷ văn quốc gia Email: kien.wrs@gmail.com trung thượng lưu vực Trên lưu vực vùng lân cận có 12 trạm khí hậu quan trắc yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, bốc hơi, nắng, gió, mưa đặc trưng khí tượng khác Ngồi có 51 trạm đo mưa đặt trạm thuỷ văn, bưu điện, thị trấn Hầu hết trạm có số liệu dài Thanh Hoá từ 1899 - 1948, 1955- Hồi Xuân 1923 - 1944, 1960 - nay, Bái Thượng 1921 - 1946, 1955 - 1990 v.v tới nay, lưu vực trạm khí tượng, 42 trạm đo mưa Vùng thượng nguồn sơng Mã có trạm khí tượng: Tuần Giáo, trạm Sơng Mã Còn trạm Sơn La, Cò Nòi, Yên Châu, Mộc Châu nằm khu vực lân cận [4] Trên lãnh thổ Lào tài liệu khí tượng đo mưa thu thập Phần lãnh thổ Thanh Hố, Nghệ An có mạng lưới trạm khí tượng, đo mưa dày, chủ yếu đo mưa Bài báo trình bày kết ứng dụng mơ hình thủy văn IFAS tích hợp sản phẩm liệu mưa vệ tinh GSMaP_NRT, số liệu mưa thực đo mơ dòng chảy lũ thời gian từ năm 2000 - 2009 (thời gian hệ thống sông Mã chưa chịu nhiều tác động hồ chứa lưu vực) nhằm đánh giá nghiên cứu tính tốn dự báo lũ dựa TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 01 - 2020 51 BÀI BÁO KHOA HỌC liệu mưa vệ tinh sau Lưu vực sông Mã lựa chọn để nghiên cứu lưu vực có địa hình đa dạng, trải từ miền núi cao xuống đồng Với thực trạng mạng lưới đo đạc khí tượng thủy văn vùng hạ lưu có mạng lưới đo mưa dày, vùng thượng lưu trạm đo, chí khơng có trạm đo khu vực đất nước Lào (chiếm 38%) khó khăn việc tính tốn dòng chảy hệ thống sơng nói chung dự báo lũ nói riêng Chính vậy, nghiên cứu xây dựng mơ hình thủy văn có sử dụng nguồn mưa thực đo mưa vệ tinh để mơ dòng chảy lũ đánh giá hiệu ứng dụng mưa vệ tinh GSMAP cho lưu vực sơng Mã có nhiều ý nghĩa thực tiễn phục vụ tốn tính tốn thủy văn dự báo lũ sau Phương pháp nghiên cứu 2.1 Mơ hình thủy văn IFAS IFAS (Integrated Flood Analysys System) gọi Hệ thống phân tích lũ tổng hợp Viện nghiên cứu cơng Nhật Bản PWRI (Public Works Research Institute) [3,7] IFAS cung cấp giao diện cho đầu vào không gồm liệu mưa trạm đo mặt đất mà dựa liệu mưa vệ tinh, chức GIS để tạo mạng lưới kênh sơng ước tính tham số cơng cụ phân tích chế độ dòng chảy (mơ hình thủy văn thơng số phân bố PWRI) giao diện để hiển thị kết đầu Được phát triển từ năm 2007, qua hoạt động nghiên cứu triển khai Trung tâm quốc tế quản lý thảm họa rủi ro nước (ICHARM) bảo trợ UNESCO, hệ thống IFAS chuyển giao, đào tạo miễn cho nước phát triển Châu Á, có Việt Nam vào năm 2011 Nghiên cứu ứng dụng IFAS tính tốn thủy văn Việt Nam điển hình kể đến đề tài khoa học cấp Bộ năm 2013 “Nghiên cứu ứng dụng số liệu vệ tinh, mưa dự báo số trị kết 52 TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 01 - 2020 hợp số liệu bề mặt dự báo lũ hệ thống sông Hồng - Thái Bình” TS Đặng Ngọc Tĩnh [6] Dựa nghiên cứu hỗ trợ khn khổ nghiên cứu “Chương trình Chu trình nước Châu Á”, TS Đặng Ngọc Tĩnh nghiên cứu xây dựng hệ thống dự báo lũ cho lưu vực sông Thái Bình với tích hợp mơ hình thủy văn IFAS, mơ hình thủy lực MIKE 11 với liệu mưa đầu vào từ trạm đo, mưa vệ tinh GSMaP_NRT, mưa dự báo từ mơ hình số trị ECMWF, GFS, HRM hệ thống dự báo sử dụng nghiệp vụ Hiện nay, số quan dự báo khu vực Bắc Trung Bộ, Việt Bắc ứng dụng mơ hình IFAS để xây dựng phương án dự báo lũ cho hệ thống sông nhiệm vụ giao Một số ưu điểm IFAS khả tích hợp nhiều nguồn liệu mưa ước lượng từ ảnh mây vệ tinh, radar, số liệu thực đo làm đầu vào; phân tích, tính tốn dòng chảy lưu vực sơng dựa mơ hình thủy văn thơng số phân bố; tự thiết lập mơ hình tính tốn dòng chảy sở số liệu từ hệ thống thông tin địa lý tồn cầu (GIS), liệu viễn thám gồm địa hình, thảm phủ, loại đất…; có khả thị trực quan kết dạng đồ thị, bảng biểu biểu đồ Số liệu mưa vệ tinh mưa thực đo bề mặt nhập vào số liệu dạng ô lưới (grid) Đường phân thủy tạo từ số liệu mơ hình số độ cao (DEM) Mơ hình tính tốn tạo thành thiết lập thơng số sở số liệu sử dụng đất lớp phủ, điều kiện địa chất chất đất [6] Mơ hình thủy văn IFAS (gọi tắt mơ hình IFAS) thuộc mơ hình có thơng số phân bố bao gồm ba mơ hình phận mơ hình nước mặt, mơ hình nước ngầm mơ hình nước sơng với cấu trúc hệ thống mơ hình thủy văn bao gồm mơ hình phận tổng hợp bảng minh họa hình BÀI BÁO KHOA HỌC Hình Cấu trúc IFAS Bảng Cấu trúc hệ thống mơ hình thủy văn Mơ hình Mơ hình nước mặt Mơ hình nước ngầm Mơ hình sơng Chức Thấm xuống tầng ngầm; Dòng chảy mặt; Lượng trữ mặt; Bốc từ mức nước ngầm; Xuất dòng trung gian nhanh chóng Xuất dòng nước ngầm Chảy lòng sơng 2.2 Dữ liệu đầu vào mơ hình Dữ liệu mưa GSMaP (Global Satellite Mapping of Precipitation) liệu mưa ước lượng từ vệ tinh có độ phân giải cao Cơ quan Khoa học Công nghệ Nhật Bản (JST) Cơ quan Khám phá Vũ trụ Nhật Bản (JAXA) cung cấp Dự án liệu mưa GSMaP năm 2002, sử dụng liệu thực đo từ đa cảm biến để từ xác định cường độ mưa Ba sản phẩm ước lượng mưa GSMaP thường sử dụng rộng rãi tổng hợp bảng Bảng Các sản phẩm ước lượng mưa GSMaP Loại sản phẩm TiŒu chuẩn Gần thời gian thực Thời gian thực TŒn GSMaP_MKV GSMaP_NRT GSMaP_NOW Độ phân giải Sản phẩm GSMAP_NRT (Near_Real_Time), sản phẩm mưa gần với thời gian thực với thuật toán dựa thuật toán chuẩn GSMAP giản hoá bớt số trình nhằm giúp cho việc thực khả thi thời gian trễ gần với thời gian thực Và nguồn liệu mưa GSMaP_NRT đề xuất sử dụng nghiên cứu Một số ưu điểm sản phẩm mưa vệ tinh lựa chọn liệu GSMaP_NRT JAXA cung cấp đầy đủ, ổn định nhiều năm, độ trễ liệu truyền 0,1o x 0,1o Độ trễ ngày 3-4 giờ Thời gian cập nhật 0,5 3-4 nên đảm bảo yêu cầu nghiên cứu có khả tích hợp kịp thời để tính tốn dòng chảy hệ thống dự báo lũ Sản phẩm GSMaP_NOW với ưu điểm sản phẩm cập nhật thời gian thực, nhiên sản phẩm cần hệ thống máy tính cấu hình cao chun dụng để thu nhận từ vệ tinh khí tượng Himawari Sản phẩm GSMaP_MVK JAXA lưu trữ với chuỗi số liệu lịch sử dài, đầy đủ, thuật tốn xử lý hồn chỉnh, cập nhật phiên TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 01 - 2020 53 BÀI BÁO KHOA HỌC phù hợp với nguồn thu từ vệ tinh Tuy nhiên, độ trễ GSMaP_MVK thường từ 3-4 ngày nên nguồn số liệu sử dụng nghiên cứu đánh giá, phân tích, thường khơng sử dụng hệ thống nghiệp vụ dự báo b) Số liệu thực đo - Số liệu mưatừ 25 trạm đo lân cận lưu vực có chuỗi số liệu lịch sử từ năm 2000 đến Do điều kiện đo đạc trạm, số liệu mưa thực đo thu thập lượng mưa Bảng tổng hợp trạm đo mưa mặt đất có số liệu sử dụng đầu vào mơ hình thủy văn - Số liệu mực nước đường quan hệ H-Q trung bình nhiều năm tổng hợp từ 2005 đến 2012 cho vị trí thuộc khu vực trung lưu lưu vực Cẩm Thủy dòng sông Mã Bái Thượng sông Chu, sông nhánh thuộc hệ thống sơng Mã, sử dụng xây dựng sở liệu đầu vào cho mơ hình IFAS - Lựa chọn đợt lũ để hiệu chỉnh từ năm 2000 đến 2008 (bảng 3) kiểm định trận lũ cuối năm 2008 2009 Các trận lũ chọn xuất tập trung tháng lũ vụ từ tháng đến tháng 10 nhằm đảm bảo tương đồng thời gian dòng chảy sơng Hình Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn lưu vực sơng Mã Bảng Đặc trưng trận lũ sông Mã Cẩm Thủy sông Chu Bái Thượng Trạm 54 Sơng Cẩm Thủy Mª Bái Thượng Chu Thời gian trận lũ 27/8 - 22/9/2000 14/9 - 15/10/2005 25/9 - 21/10/2007 23/9 - 19/10/2008 27/8 - 22/9/2000 14/9 - 15/10/2005 25/9 - 21/10/2007 23/9 - 19/10/2008 c) So sánh hai nguồn số liệu mưa tích hợp mơ hình Hai nguồn số liệu mưa thực đo vệ tinh có TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 01 - 2020 Đỉnh lũ (m3/s) 4000 4410 7698 4100 2390 2480 3950 704 Thời gian xuất 19h 12/9/2000 7h 28/9/2005 19h 5/10/2007 23h 27/9/2008 19h 11/9/2000 19h 14/9/2005 7h 5/10/2007 13h 1/10/2008 Biên độ lũ (m3/s) 3346 3756 7358 2300 2142 2151 3784 558 khác biệt lớn theo phân bố theo không gian, thời gian, giá trị lượng mưa Hình minh họa phân bố tổng lượng mưa số ngày mưa cho BÀI BÁO KHOA HỌC trận mưa gây lũ lớn tháng đến tháng 10 năm 2000, 2005 2007 Có thể thấy tổng lượng mưa GSMaP có xu thiên thấp so với lượng mưa thực đo nhiên số ngày mưa GSMaP cao hẳn so với số ngày mưa thực đo Hình Phân bố quan hệ tổng lượng mưa số ngày mưa trận lũ lớn năm 2000, 2005 2007 Sự khác biệt hai nguồn số liệu mưa phân bố theo không gian minh họa hình với việc mơ phân bố hai nguồn số liệu mưa hiển thị tích hợp mơ hình IFAS Lựa chọn thời điểm xuất lượng mưa lớn, thấy khác biệt vị trí xuất tâm mưa lượng mưa Qua phân bố mưa minh họa hình 4, lưu vực sơng Mã, mật độ trạm đo tập trung khu vực hạ lưu dày, đó, hình ảnh tâm mưa thực đo xuất rõ rệt Đối với khu vực trung lưu thượng lưu, mật độ trạm đo thưa thớt, đặc biệt khu vực thuộc Lào, phân bố mưa xác định theo phương pháp nội suy (trong nghiên cứu sử dụng phương pháp Kriging), đó, mức độ tin cậy phân bố mưa cho khu vực hạn chế Trong đó, phân bố mưa GSMaP xác định tâm mưa khu vực thượng lưu, ưu điểm nguồn mưa vệ tinh bao phủ không gian lớn, khu vực khơng có trạm đo mặt đất Hai nguồn số liệu mưa thực đo vệ tinh tích hợp mơ hình IFAS có khác biệt lớn theo phân bố theo không gian, thời gian,giá trị lượng mưa thời điểm Hình minh họa trực quan khác biệt vị trí xuất tâm mưa lượng mưa thời điểm hai nguồn số liệu đợt lũ năm 2000, 2007 2009 Có thể thấy lượng mưa GSMaP có xu hướng thiên thấp so với lượng mưa thực đo vùng hạ lưu lưu vực sơng Mã, khu vực có mật độ trạm đo tương đối nhiều Đối với phân bố mưa thực đo lưu vực, tác giả sử dụng phương pháp Kriging, lượng mưa khu vực trung lưu sơng Mã thuộc Lào khơng có trạm đo có độ tin cậy khơng cao thuật tốn nội suy cho khu vực TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 01 - 2020 55 BÀI BÁO KHOA HỌC Mưa thực đo Mưa thực đo Mưa thực đo GSMaP_NRT GSMaP_NRT GSMaP_NRT Hình Sự khác biệt phân bố mưa lưu vực sông Mã với số liệu mưa thực đo mưa GSMaP_NRT tích hợp mơ hình IFAS 2.3 Phương pháp đánh giá Qobs lưu lượng lũ thực đo (m3/s); Qobs lưu (1) lũ thực đo trung bình (m3/s) Trong nghiên cứu sử dụng tiêu chuẩn đánh lượng giá chất lượng mô mơ hình NASHHình minh họa số liệu cao độ số Sutcliffe: (DEM 30x30), đồ phân chia lưu vực sơng Mã được(1)tích hợp mơ hình thủy văn IFAS ∑ ( Q tt − Qobs ) NASH = − (1) Phân bố mưa lưu vực với nguồn số liệu thực ∑ ( Q tt − Qobs ) đo từ trạm mặt đất liệu mưa GSMaP_NRT Trong Qtt lưu lượng lũ tính tốn (m3/s); tích hợp mơ hình IFAS Bản đồ cao độ DEM 56 Bản đồ phân chia tiểu lưu vực mơ hình Hình Bản đồ phân bố cao độ phân chia lưu vực mơ hình IFAS TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 01 - 2020 BÀI BÁO KHOA HỌC thơng số mơ hình IFAS với thơng số tối ưu Kết nghiên cứu Dựa số liệu mưa thực đo, hiệu chỉnh tổng hợp bảng Bảng Bộ thông số hiệu chỉnh cho mô hình IFAS Tầng nước mặt STT SKF 0.00055 0.000025 0.000015 0.000002 0.00002 Với thông số HFMXD 0.1 0.05 0.05 0.001 0.05 Thông số SKF HFMXD HFMND HFOD SNF FALFX HIFD Tầng nước ngầm STT AUD 0.10 0.11 0.12 0.13 Với thông số Thông số AUD HFMND 0.01 0.01 0.01 0.0005 0.01 HFOD 0.005 0.005 0.005 0.0001 0.005 SNF 0.7 2.0 2.0 0.1 FALFX 0.8 0.6 0.5 0.9 0.5 FIFD 0 0 Ý nghĩa Ký hiệu Đơn vị Khả thấm Chiều cao trữ lớn Chiều cao dòng chảy sát mặt Chiều cao dòng chảy ngầm Hệ số nhám bề mặt Hệ số điều tiết d/c sát mặt Chiều cao nước ban đầu f0 S12 S11 S10 N  αnn - cm/s m m m m-1/3/s Không thứ nguyên M AGD 0.02 0.02 0.02 0.02 HCGD 2.0 2.0 2.0 2.0 HIGD 2.0 2.0 2.0 2.0 Ký hiệu Hệ số d/c sát mặt Ký hiệu Au Đơn vị (1/mm/ngày)1/2 AGD Hệ số d/c sở Ag 1/ngày HCGD Chiều cao d/c sát mặt Sg M HIGD Chiều cao ban đầu Với thơng số tối ưu, tính tốn mơ dòng chảy lũ với số liệu GSMaP Đánh giá kết hiệu chỉnh mơ hình IFAS với trận lũ từ năm 2000 -2008 dựa số mức độ phù hợp tính tốn thực đo NASH tổng hợp bảng hình - Trạm Cẩm Thủy sơng Mã Mưa thực đo GSMaP TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 01 - 2020 57 BÀI BÁO KHOA HỌC Trạm Bái Thượng sông Chu Mưa thực đo GSMaP Hình Kết mơ dòng chảy lũ với số liệu thực đo GSMaP_NRT Cẩm Thủy sông Mã, Bái Thượng sông Chu (đợt lũ 27/8 - 22/9/2000) Trạm Cẩm Thủy sông Mã Mưa thực đo GSMaP Trạm Bái Thượng sông Chu Mưa thực đo GSMaP Hình Kết mơ dòng chảy lũ với số liệu thực đo GSMaP_NRT Cẩm Thủy sông Mã, Bái Thượng sông Chu (đợt lũ 14/9 - 15/10/2005) Trạm Cẩm Thủy sông Mã Mưa thực đo GSMaP Trạm Bái Thượng sông Chu Mưa thực đo 58 GSMaP Hình Kết mơ dòng chảy lũ với số liệu thực đo GSMaP_NRT Cẩm Thủy sông Mã, Bái Thượng sơng Chu (đợt lũ 25/9 - 21/10/2007) TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 01 - 2020 BÀI BÁO KHOA HỌC Trạm Cẩm Thủy sông Mã Mưa thực đo GSMaP Trạm Bái Thượng sông Chu Mưa thực đo GSMaP Hình Kết mơ dòng chảy lũ với số liệu thực đo GSMaP_NRT Cẩm Thủy sông Mã, Bái Thượng sông Chu (đợt lũ 23/9 - 19/10/2008) Kết kiểm định trận lũ lớn vừa năm 2008 2009 minh họa hình 10 11 K K Trạm Cẩm Thủy sông Mã Mưa thực đo GSMaP Trạm Bái Thượng sơng Chu Mưa thực đo GSMaP Hình 10 Kết mơ dòng chảy lũ với số liệu thực đo GSMaP_NRT Cẩm Thủy sông Mã, Bái Thượng sông Chu (đợt lũ 30/10 - 18/11/2008) TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 01 - 2020 59 BÀI BÁO KHOA HỌC Trạm Cẩm Thủy sông Mã Mưa thực đo GSMaP Trạm Bái Thượng sơng Chu Mưa thực đo GSMaP Hình 11 Kết mơ dòng chảy lũ với số liệu thực đo GSMaP_NRT Cẩm Thủy sông Mã, Bái Thượng sông Chu (đợt lũ 24/9 - 24/10/2009) Bảng Đánh giá kết mơ dòng chảy lũ mơ hình IFAS dựa số NASH Trạm Sơng Cm Thy Mê Bặi Thng Chu Cm Thy Bặi Thng 60 Mª Chu Thời gian trận lũ NASH Mưa thực đo 27/8 – 22/9/2000 0.48 14/9 – 15/10/2005 Ko mô 25/9 – 21/10/2007 0.91 23/9 – 19/10/2008 Ko mô 27/8 – 22/9/2000 0.75 14/9 – 15/10/2005 Ko mô 25/9 – 21/10/2007 0.94 23/9 – 19/10/2008 Ko mô Kết đánh giá trận lũ kiểm định 30/10 – 18/11/2008 0.42 24/10 – 24/10/2009 Ko mô 30/10 – 18/11/2008 0.83 24/9 – 24/10/2009 0.29 Kết hiệu chỉnh mơ hình IFAS cho trận lũ lớn năm 2000, 2005, 2008 2009 chưa tốt với hình thời tiết gây mưa - lũ ảnh hưởng bão, hoàn lưu bão đổ khu vực miền Trung (bão số 4, WUKONG - 9/2000; bão số 6, VICENTE - 9/2005; hoàn lưu bão số 8, KOPPU - 9/2009), phân bố mưa lớn lưu vực tập trung nhiều khu vực hạ lưu vùng Thanh Hóa - Nghệ An Năm 2007, đợt lũ lớn lưu vực sơng TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 01 - 2020 GSMaP_NRT Ko mô 0.16 0.52 0.35 Ko mô Ko mô 0.49 0.37 Ko mô Ko mô Ko mô Ko mô Mã xuất vào đầu tháng X với nguyên nhân gây mưa - lũ lớn ảnh hưởng trực tiếp bão số (LEKIMA), phân bố mưa trải lưu vực từ thượng đến trung lưu sơng Mã.Mơ hình tính tốn mơ đợt lũ tốt, số NASH 0,91 Cẩm Thủy 0,94 Bái Thượng Kết bảng cho thấy, sử dụng mơ hình IFAS mơ lũ Cẩm Thủy dòng sơng Mã có kết tốt mơ lũ cho vị BÀI BÁO KHOA HỌC trí Bái Thượng sơng Chu Mặc dù hai vị trí nằm khu vực trung lưu hệ thống sông Mã, tuynhiên, khu vực trung lưu vực sơng Chu có phần thuộc Lào, nơi khơng có thơng tin số liệu mưa nên phần ảnh hưởng đến phân bố mưa thực đo theo phương pháp Kriging, ảnh hưởng đến tính tốn dòng chảy lũ từ mưa khu vực trung lưu sông Chu Sử dụng số liệu mưa vệ tinh GSMaP_NRT đầu vào mơ hình IFAS, kết tính tốn cho thấy việc sử dụng nguồn số liệu chưa mơ dòng chảy lũ dòng sơng Mã sông Chu Đặc biệt, trận lũ năm 2000, 2008 2009 cho thấy phân bố mưa vệ tinh Cẩm Thủy Bái Thượng khơng tương thích với lượng dòng chảy lũ thực đo, phần lớn thiên thấp so với thực tế Tuy nhiên, số trường hợp trận lũ vào tháng đến tháng 10 năm 2005 2008 cho thấy, sử dụng mưa vệ tinh cho kết tính tốn dòng chảy khả quan sử dụng số liệu mưa thực đo, đặc biệt số trường hợp, dòng chảy tính toán với lượng mưa vệ tinh thiên thấp giá trị khả bắt đỉnh lũ tốt dòng chảy tính tốn với mưa thực đo trận lũ năm 2005 lũ lớn năm 2007 Kết luận Nghiên cứu ứng dụng mơ hình thủy văn IFAS tính tốn mơ dòng chảy lũ khu vực trung lưu lưu vực sông Mã Đây khu vực có mạng lưới trạm khí tượng thủy văn hạn chế, đó, tác giả sử dụng hai nguồn số liệu mưa thực đo từ trạm mặt đất mưa vệ tinh GSMaP nhằm mục đích đánh giá chất lượng mưa vệ tinh qua kết mơ dòng chảy lũ lưu vực sông thiếu số liệu khoảng thời gian lưu vực sơng chịu tác động hệ thống hồ chứa Dựa số đánh giá mức độ tương thích kết tính tốn thực tế NASH-Sutcliffe, kết mơ dòng chảy không tốt sử hai nguồn số liệu mưa Nhiều nghiên cứu học kết luận “số liệu ước lượng mưa viễn thám sử dụng thay với mơ hình thủy văn hiệu chỉnh với số liệu mưa thực đo trạm mặt đất, trừ hiệu chỉnh lại với số liệu mưa vệ tinh” [1,6] Tuy vậy, qua nghiên cứu này, số trường hợp cho thấy sử dụng mưa vệ tinh mô lũ cho kết tốt sử dụng số liệu mưa thực đo, từ đó, khu vực với thực trạng q khơng có liệu mưa thực đo, việc sử mưa vệ tinh đầu vào mơ hình thủy văn giải pháp chấp nhận “something better than nothing” Trong số trường hợp, sử dụng mưa vệ tinh cho kết tính tốn thời gian xuất đỉnh lũ tương đối sát với thời gian đỉnh lũ thực tế, đó, dùng mưa thực đo mơ độ lớn trận lũ tốt hơn, từ đó, định hướng nghiên cứu việc hiệu chỉnh độ sai lệch guồn số liệu mưa vệ tinh thực đo cần thiết, nhằm sử dụng hiệu số liệu mưa vệ tinh tính tốn lũ Tài liệu tham khảo Artan, G., et al (2007), Adequacy of satellite derived rainfall data for stream Natural Hazard, 167-185 Hossain, F., Katiyar, N., Hong, Y., Wolf, A., (2007), The emerging role of satellite rainfall data in improving the hydro-political situation of flood monitoring in the under-developed regions of the world, Nat Hazards, vol 43 , 199 - 210 Hafiz, I., Sidek, L.M., Basri, H., Hanapi, M.N., (2013), Application of Integrated Flood Analysis System (IFAS) for Dungun River Basin Conference Paper in IOP Conference Series Earth and Environmental Science Doi: 10.1088/1755-1315/16/1/012128 Phòng khí tượng thủy văn, Viện Quy hoạch Thủy Lợi (2014), Báo cáo thủy văn Hà Nội: Dự án rà sốt quy hoạch thủy lợi lưu vực sơng Mã TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 01 - 2020 61 BÀI BÁO KHOA HỌC Shrestha, Singh, M., (2011), Bias-Adjustment of Satellite-Based Rainfall Estimates over the Central Himalayas of Nepal for Flood Prediction, Kyoto, Thesis or Dissertation Đặng Ngọc Tĩnh (2013), Nghiên cứu ứng dụng số liệu vệ tinh mưa dự báo số trị kết hợp số liệu bề mặt dự báo lũ hệ thống sơng Hồng - Thái Bình Hà Nội: Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ Tsukuba (2009), Integrated Flood Analysis System (IFAS version 1.2) User’s Manual Japan: Public Works Research Institute (PWRI) International Centre for Water Hazard and Risk Management under the auspices of UNESCO (ICHARM) APPLICATION OF IFAS HYDROLOGICAL MODEL FOR SIMULATING THE MIDDLE REACH OF THE MA RIVER BASIN Nguyen Tien Kien1 National Center for Hydro-Meteorological Forecasting Abstract: Currently, many kinds of rainfall data sources as radar and satellite products have been integarated in flood forecasting systems in the world for supplementing and combining with the observation in the system, especially flood forecast system in hydro-meteorological agencies from USA, Japan, China, Korea This study presents the simulation results of flood flows on the Ma River main stream based on the application of IFAS hydrological model from Japan Institute of Public Work (PWRI)s The model input data sources include observed rainfall and GSMaP_NRT satellite rainfall product The flood flow simulation results show that the situation of sparse station network is a important cause leading tobad results of flood flow simulation for upper and middle reaches of the Ma river with both observed rainfall and satellite rainfall input data Based on model results, some cases of using satellite rainfall show better results in comparing with using the observed rainfall, it is the premise to consider the application of the satellite rainfall data as input hydrological model to calculalate flood flow for areas without or few measurement stations such as the middle and upper parts of Ma river basin Keywords: GSMaP_NRT, Ma River basin, Flood flow simulation, IFAS model 62 TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 01 - 2020 ... số liệu mưa thực đo trạm mặt đất, trừ hiệu chỉnh lại với số liệu mưa vệ tinh [1,6] Tuy vậy, qua nghiên cứu này, số trường hợp cho thấy sử dụng mưa vệ tinh mô lũ cho kết tốt sử dụng số liệu mưa. .. chảy tính tốn với mưa thực đo trận lũ năm 2005 lũ lớn năm 2007 Kết luận Nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy văn IFAS tính tốn mơ dòng chảy lũ khu vực trung lưu lưu vực sông Mã Đây khu vực có mạng lưới... sử dụng hai nguồn số liệu mưa thực đo từ trạm mặt đất mưa vệ tinh GSMaP nhằm mục đích đánh giá chất lượng mưa vệ tinh qua kết mô dòng chảy lũ lưu vực sơng thiếu số liệu khoảng thời gian lưu vực