Phát triển hệ thống dự báo lũ tích hợp trên nền tảng Delft-FEWS để nâng cao hiệu quả dự báo lũ cho lưu vực sông Hồng

oa häc tù nhiªn ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRNG I HC KHOA HC T NHIấN kh đại học BÁO CÁO TỔNG KẾT KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP CƠ SỞ Tên đề tài: Phát triển hệ thống dự báo lũ tích hợp tảng DelftFEWS để nâng cao hiệu dự báo lũ cho lưu vực sông Hồng Mã số đề tài: TN.18.24 Chủ nhiệm đề tài: Ths Trần Thanh Huyền Hà Nội, tháng năm PHẦN I THÔNG TIN CHUNG Tên đề tài: Phát triển hệ thống dự báo lũ tích hợp tảng Delft-FEWS để nâng cao hiệu dự báo lũ cho lưu vực sông Hồng Mã số: TN.18.24 Danh sách cán thực đề tài: TT Học vị, họ tên Trung tâm Động Ths Trần lực học Thủy khí Thanh Huyền Môi trường ThS Nguyễn Trung tâm Động lực học Thủy khí Kim Ngọc Mơi trường Anh ThS Đặng Đình Đức Vai trị thực đề tài (Chủ nhiệm/Tham gia) Đơn vị công tác Trung tâm Động lực học Thủy khí Mơi trường - Thiết lập kết nối Delft-FEWS với mơ hình dự báo thủy văn-thủy lực: MIKE-NAM MIKE-11 - Thiết lập hệ thống dự báo tự động tảng Delft-FEWS - Phân tích đánh giá kết dự báo - Viết báo cáo tổng kết Đề tài - Phụ trách kỹ thuật cấu hình cho Delft-FEWS việc nhập-xuất liệu nguồn vào mơ hình dự báo, tiền xử lý hậu xử lý số liệu, biểu diễn số liệu mơ hình dự báo nhiều kịch Delft-FEWS - Tính tốn mơ hình dựa kịch nguồn mưa khác - Phân tích đánh giá kết dự báo - Thu thập số liệu mưa từ nguồn mưa vệ tinh, mơ hình số trị, mưa trạm, số liệu khí tượng khác (nhiệt độ, gió); số liệu thủy văn (mực nước trạm) theo giờ, ngày; đồ lưu vực, tiểu lưu vực, hệ thống sơng, trạm khí tượng, trạm thủy văn - Tính tốn mơ hình dựa kịch nguồn mưa khác - Phân tích đánh giá kết dự báo Đơn vị chủ trì thực hiện: Trung tâm Động lực học Thủy khí Mơi trường Thời gian thực hiện: 5.1 Theo hợp đồng: từ tháng năm 2018 đến tháng năm 2019 5.2 Gia hạn (nếu có): đến tháng… năm… 5.3 Thực thực tế: từ tháng năm 2018 đến tháng năm 2019 Tổng kinh phí phê duyệt đề tài: 25 triệu đồng Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có) PHẦN II TỔNG QUAN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Đặt vấn đề Việt Nam quốc gia có nhiều hệ thống sơng ngòi phức tạp với đồng hạ du nơi tập trung đông dân số phát triển mạnh kinh tế - xã hội Nằm khu vực chịu nhiều ảnh hưởng áp thấp nhiệt đới bão gây mưa lớn diện rộng vùng thượng du trung du, kết hợp với địa hình dốc hệ thống núi khu vực, miền Bắc Việt Nam, có lưu vực sơng Hồng, ln phải đối mặt với nguy lũ hạ du, gây nhiều thiệt hại không nhỏ người của, ảnh hưởng đến phát triển kinh tế hoạt động sản xuất người dân Trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày cực đoan, hình thái thời tiết, có mưa, diễn biến ngày phức tạp, chế độ mưa bị dịch chuyển với cường độ mưa gia tăng, điều dẫn đến tính bất thường khó suy đốn lưu lượng đến hạ du Hiện có khoảng 1.300 điểm đo mưa phục vụ cơng tác dự báo tồn lãnh thổ Việt Nam, đó, lưu vực sơng Hồng có khoảng 275 trạm lãnh thổ Việt Nam 18 trạm đo (số liệu không liên tục) địa phận Trung Quốc [1] Sự thiếu hụt số liệu mưa quan trắc trở ngại lớn việc dự báo lũ hạ du Để xây dựng sở liệu mưa tổng quát không gian thời gian, nhiều nguồn mưa vệ tinh mưa từ mơ hình số trị từ nguồn số liệu tồn cầu miễn phí dự báo viên sử dụng phục vụ công tác dự báo Tuy nhiên công đoạn đưa số liệu mưa từ nguồn khác vào mơ hình tính tốn cịn làm thủ công, nhiều thời gian xử lý cho số liệu Bên cạnh đó, để thực đầy đủ quy trình dự báo, dự báo viên phải tham gia vào tất công đoạn bao gồm xử lý số liệu đầu vào, thiết lập mơ hình tốn, hậu xử lý số liệu đầu ra, phân tích so sánh kịch bản, lựa chọn kịch dự báo phù hợp dựa phương pháp kết hợp định tính định lượng Để khắc phục tính cồng kềnh thủ cơng quy trình dự báo đồng thời hỗ trợ dự báo viên việc cập nhật mơ hình dự báo giới việc phát triển hệ thống tích hợp dự báo, bao gồm đầy đủ quy trình dự báo tiêu chuẩn, với kết tổ hợp kịch dự báo hỗ trợ dự báo viên việc đưa định biên tập tin, thực cần thiết Có nhiều phương pháp sử dụng để dự báo dòng chảy đến hồ nay, bao gồm phương pháp thống kê tự hồi quy, phương pháp mơ hình mưa – dịng chảy, diễn tốn dịng chảy, v v… Mỗi phương pháp sử dụng tùy theo đặc tính lưu vực[2] Tuy nhiên phương pháp áp dụng riêng rẽ rời rạc Đề tài nghiên cứu cung cấp hệ thống dự báo lũ tích hợp tảng DelftFEWS có khả tích hợp nhiều phương pháp khác vào giao diện tổng hợp nhằm hỗ trợ rút ngắn thời gian dự báo Tính ưu việt hệ thống dự báo lũ tích hợp khả tự động hóa quy trình dự báo lũ nhằm khắc phục hạn chế nêu công tác tác dự báo lũ Việt Nam, kèm theo tảng giao diện thân thiện tới người sử dụng với khả hiển thị cách trực quan kết dự báo từ mơ hình tốn Trong khn khổ nghiên cứu, Delft-FEWS trước tiên tích hợp phương pháp mơ hình MIKE-NAM để thử nghiệm dự báo lũ sơng Hồng Mục tiêu đề tài Đề tài định hướng với mục tiêu chính: (1) Xây dựng hệ thống dự báo lũ tích hợp tồn diện dựa Delft-FEWS để tăng cường tính tự động hóa công tác dự báo lũ lưu vực sông Hồng; (2) Cung cấp kịch dự báo từ nguồn mưa khác giao diện tích hợp trực quan Delft-FEWS, hỗ trợ phân tích, đánh giá lựa chọn kết phù hợp để nâng cao chất lượng dự báo Nội dung phạm vi nghiên cứu 3.1 Nội dung chi tiết nghiên cứu: - Thu thập số liệu mưa từ nguồn mưa vệ tinh, mơ hình số trị, mưa trạm, số liệu khí tượng khác (nhiệt độ, gió); số liệu thủy văn (mực nước trạm) theo giờ, ngày; xây dựng đồ lưu vực, tiểu lưu vực, hệ thống sơng, trạm khí tượng, trạm thủy văn; - Thiết lập cấu hình cho Delft-FEWS việc nhập-xuất liệu nguồn vào mơ hình dự báo, tiền xử lý hậu xử lý số liệu, biểu diễn số liệu mô hình dự báo nhiều kịch Delft-FEWS Thiết lập hệ thống dự báo tự động tảng Delft-FEWS; - Tính tốn mơ hình dựa kịch nguồn mưa khác nhau; - Đánh giá phân tích kết dự báo dựa tảng Delft-FEWS; - Đề xuất ý tưởng phát triển nâng cấp hệ thống dự báo tích hợp viết báo cáo tổng kết Đề tài 3.2 Phạm vi nghiên cứu đề tài: 3.2.1 Phạm vi nghiên cứu: - Về không gian: nghiên cứu áp dụng lưu vực sông Hồng (từ thượng lưu đến trạm Hà Nội) Lưu vực Sông Hồng chia thành 24 tiểu lưu vực để áp dụng tính tốn mơ hình thủy văn – thủy lực (Hình 1) Hình Phân chia tiểu lưu vực hiển thị Delft-FEWS - Nghiên cứu tập trung vào thiết lập chương trình tích hợp cơng cụ bao gồm mơđun mưa – dịng chảy MIKE NAM mơ hình thủy lực MIKE 11 tảng Delft-FEWS để dự báo với nhiều nguồn số liệu khác - Số liệu mưa lấy từ nguồn mưa dự báo mở giới mưa thực đo từ trạm phân bố lưu vực bao gồm:  Mưa dự báo hạn 10 ngày GFS (Global Forecast System) Cục Khí tượng – Thủy Văn Hoa Kỳ (NOAA), bước thời gian 3h  Mưa dự báo hạn 10 ngày Cơ quan Khí tượng Nhật Bản (JMA), bước thời gian 6h  Mưa thực đo từ trạm mưa cung cấp Ban Chỉ đạo Phịng chống Lụt bão Trung ương tồn mùa lũ từ 15/6/2019 đến 15/9/2019 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 4.1 Phương pháp luận Nhằm thực mục tiêu đặt đề tài, nhóm nghiên cứu áp dụng nhiều phương pháp nghiên cứu khác để đảm bảo độ tin cậy kết quả, tồn diện tính thực tiễn nghiên cứu, cụ thể: - Phương pháp đồ GIS: Xây dựng liệu đồ cho lưu vực sông Hồng trình diễn số liệu dạng khơng gian Delft-FEWS - Phương pháp thu thập số liệu: Số liệu khí tượng – thủy văn thu thập thơng qua nhiều nguồn số liệu khác bao gồm nguồn số liệu toàn cầu trạm thủy văn, trạm khí tượng khu vực - Phương pháp phân tích tổng hợp lý thuyết: Nghiên cứu cách tiếp cận phương pháp khác sử dụng tính tốn thủy văn để đưa hướng tiếp cận phù hợp đối tượng nghiên cứu cụ thể thuộc đề tài nghiên cứu - Mơ hình hóa: Mơ hình tốn thủy văn (MIKE NAM, MIKE 11) sử dụng để tính tốn, dự báo từ liệu kết hợp mưa vệ tinh, mưa số trị mưa quan trắc trạm - Phương pháp phân tích thống kê: từ số liệu thu thập tiến hành phân tích thống kê để bước đầu thấy đặc trưng, loại bỏ giá trị gây nhiễu; sử dụng phương pháp thống kê (định tính định lượng) kiểm định kết mơ hình với số liệu quan trắc lịch sử - Phương pháp chuyên gia: Phương pháp lấy ý kiến đóng góp chuyên gia ngồi nước việc phân tích lựa chọn phương pháp xử lý liệu từ nguồn khác nhau, lựa chọn kịch phù hợp nâng cao chất lượng dự báo 4.2 Thiết lập mô hình thủy văn – thủy lực 4.2.1 Thiết lập mơ hình thủy văn Để tính tốn dịng chảy mặt cắt cửa ra, lưu vực sông lớn phân chia thành lưu vực phận khống chế trạm thủy văn Đặc trưng lưu vực tính tốn thể Bảng Bảng Các đặc trưng lưu vực khu vực nghiên cứu Lưu vực sơng Lưu vực sơng Đà Diện tích lưu vực tính đến trạm (km2) Tên sơng 45.900 Sông Đà Tên trạm Tạ Bú Lưu vực sông Diện tích lưu vực tính đến trạm (km2) Tên sơng Tên trạm Lưu vực sơng Thao 50.600 Sơng Thao Phú Thọ Lưu vực sông Lô 37.000 Sông Lô Vụ Quang Lưu vực sông Cầu 2.760 Sông Cầu Thái Nguyên Lưu vực sông Thương 2.330 Sông Thương Cầu Sơn Lưu vực sông Lục Nam 2.090 Sông Lục Nam Chũ Để tính tốn dịng chảy mặt cắt cửa ra, lưu vực sông lớn phân chia thành lưu vực phận khống chế trạm thủy văn Hình Phân chia lưu vực tính trọng số trạm mưa sử dụng Delft-FEWS Cụ thể thông tin tiểu lưu vực xem Tài liệu mơ tả đính kèm báo cáo a) Kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hình Mơ hình hiệu chỉnh kiểm nghiệm dựa vào số liệu thời đoạn lưu vực có trạm thủy văn khống chế Các lưu vực cịn lại thơng số lấy theo lưu vực tương tự Quá trình hiệu chỉnh kiểm nghiệm mơ hình thủy văn sử dụng số liệu mưa, lưu lượng tháng mùa lũ năm 2017, 2018 với thời đoạn số liệu năm 2017 dùng để hiệu chỉnh số liệu năm 2018 dùng để kiểm nghiệm Sau hiệu chỉnh mơ hình NAM, thu thông số cho lưu vực phận Bảng Sai số lưu lượng tính tốn thực đo bước hiệu chỉnh kiểm nghiệm mô hình đánh giá theo số NashSutcliffe Kết hiệu chỉnh kiểm nghiệm mơ hình trình bày Hình Hầu hết mức hiệu mơ hình (chỉ số Nash) đạt 0.70 Tuy vậy, kết nghiên cứu cho thấy hệ thống trạm quan trắc mưa phát báo phục vụ dự báo tác nghiệp nên thường trận mưa có phân bố bề mặt lưu vực thường cho kết mô tốt Bảng Kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hình TT Lưu vực Tên trạm Thời kỳ hiệu chỉnh Thời kỳ kiểm định 2018 0.75 Sông Đà Đập thủy điện Lai Châu 2017 0.73 Sông Nậm Mu Đập thủy điện Bản Chát 0.69 0.70 Sông Nậm Mu Đập thủy điện Huội Quảng 0.68 0.71 Sông Đà Đập thủy điện Sơn La 0.67 0.80 Sông Đà Đập thủy điện Hịa Bình 0.72 0.88 Sơng Gâm Đập thủy điện Tuyên Quang 0.77 0.67 Sông Chảy Đập thủy điện Thác Bà 0.76 0.68 Hình Kết tính toán (xanh) thực đo (đen) tới hồ Lai Châu, Sơn La, Bản Chát, Huội Quảng, Hịa Bình, Thác Bà năm 2017 4.2.2 Xây dựng mơ hình thủy lực khu vực nghiên cứu a) Mạng lưới sông sơ đồ tính Hệ thống sơng Hồng - Thái Bình mạng lưới phức tạp với nhiều lưu vực lớn lưu vực sơng Đà, sơng Thao, sơng Lơ phía thượng lưu; hạ du vùng đồng rộng lớn với mạng lưới sơng ngịi chằng chịt Hệ thống sơng Hồng nối với hệ thống sơng Thái Bình thơng qua sơng chủ yếu sơng Đuống sơng Luộc Dịng chảy lưu vực sơng Hồng - Thái Bình đổ biển Đơng cửa chính: Đáy, Ninh Cơ, Ba Lạt, Trà Lý, Thái Bình, Văn Úc, Lạch Tray, Cấm, Đá Bạch Sơ đồ mạng hệ thống sơng mơ tả Hình Hình Sơ đồ hệ thống sơng Hồng-Thái Bình Hình Hệ thống sơng mơ hình MIKE 11 Đề tài sử dụng mơ hình MIKE 11 Viện Thủy lực Đan Mạch để mơ dịng chảy lũ lưu vực sơng Hồng - Thái Bình Sơ đồ mạng lưới sơng mơ mơ hình MIKE 11 có giao diện Hình b) Điều kiện biên Điều kiện biên (gồm biên biên dưới) mô tả chi tiết Bảng Tài liệu địa hình sử dụng tính tốn tài liệu thực đo khoảng thời gian từ 1998-2011 Viện Quy hoạch Thuỷ Lợi, Đồn Khảo sát Sơng Hồng, Viện Khí tượng thủy văn đo đạc bao gồm 1058 mặt cắt Hệ số nhám tính riêng cho mặt cắt tuỳ theo điều kiện thực tế mặt cắt theo công thức kinh nghiệm thường dao động khoảng 0,018-0,045 Trong q trình hiệu chỉnh mơ hình kết hợp tham khảo thơng tin điều tra thực địa Kết hiệu chỉnh kiểm định Hình Kết tính tốn (xanh) thực đo (đen) mực nước Hà Nội, Tuyên Quang, Phả Lại (từ trái qua phải, xuống dưới) năm 2017 Mơ hình thủy lực hiệu chỉnh kiểm định với mực nước trạm Hà Nội, Tuyên Quang Phả Lại mùa lũ năm 2017 2018 Kết cho thấy mơ hình mơ đến tốt Chỉ tiêu Nash đạt từ 0.70-0.81 Bảng Biên biên sử dụng mơ dịng chảy lũ TT Biên Sơng TT Biên Sơng Hịa Bình Đà 12 Cửa Đáy Đáy Yên Bái Thao 13 Cửa Ninh Cơ Ninh Cơ Thác Bà Chảy 14 Cửa Trà Lý Trà Lý Hàm Yên Lô 15 Cửa Thái Bình Thái Bình Na Hang Gâm 16 Cửa Văn Úc Văn Úc Thác Bưởi Cầu 17 Cửa Lạch Tray Lạch Tray Phú Cường Cà Lồ 18 Cửa Cấm Cấm Cầu Sơn Thương 19 Cửa sông Hồng Hồng Chũ Lục Nam 20 Cửa Đá Bạch Đá Bạch 10 Ba Thá Đáy 11 Hưng Thi Hoàng Long 4.3 Thiết lập hệ thống dự báo Delft-FEWS Nghiên cứu thiết lập mơ hình thủy văn, thủy lực MIKE NAM – MIKE 11 Delft-FEWS cho lưu vực sơng Hồng với nguồn số liệu dự báo tồn cầu từ GFS JMA số liệu quan trắc mưa trạm Giản đồ thiết kế Delf-FEWS-MIKE cho Sông Hồng mơ tả Hình 7: Hình Giản đồ mô tả cấu trúc Deflt-FEWS-MIKE cho Sông Hồng Các bước cấu hình mã XML tích hợp thành dịng cơng việc (workflow) để tiến hành chạy mơ hình thủy văn thủy lực tính tốn kịch dựa số liệu mưa đầu vào khác Các dịng cơng việc thiết lập chạy nghiệp vụ Windows Task Scheduler cách cài đặt chuỗi thời gian bắt đầu bước thời gian lập lịch chạy cho dòng cơng việc Chi tiết hệ thống vui lịng xem Tài liệu mơ tả đính kèm báo cáo 10 Nội dung kết nghiên cứu 5.1 Số liệu mưa đầu vào cho mơ hình Mưa thực đo trạm nhập hiển thị Delft-FEWS cho tồn giai đoạn dự báo năm 2018 Hình Chuỗi số liệu quan trắc thời đoạn dự báo cho sông Hồng từ 15/6-15/9/2018 hiển thị Delft-FEWS 12 Đà Trung Quốc - Mường Tè (T0=29-08-2018 22:00 GMT+7) 29-08-2018 22:00 15 Lượng mưa (mm) Lượng mưa (mm) 10 30-08-2018 13:00 31-08-2018 04:00 Thời gian dự báo 31-08-2018 19:00 Gâm Trung Quốc - Bảo Lạc (T0=29-08-2018 22:00 GMT+7) GFS JMA Thực đo 10 29-08-2018 22:00 30-08-2018 16:00 31-08-2018 10:00 Thời gian dự báo Hình Mưa dự báo 48h từ nguồn dự báo toàn cầu GFS, JMA so sánh với mưa trạm cho tiểu lưu vực Đà Trung Quốc - Mường Tè (trái) Gâm Trung Quốc – Bảo Lạc (phải) Hai nguồn mưa dự báo có khác biệt lớn lượng nhiên tương đồng xu Kết phân tích tương quan cho thấy, tương quan hình thái mưa trung bình vực theo chuỗi thời gian nguồn mưa dự báo so với thực đo tương đồng Tại số tiểu lưu vực Chiêm Hóa-Tuyên Quang, mưa dự báo thiên cao hai nguồn Trái lại, mưa dự báo lại thiên thấp số lưu vực Đà Trung Quốc – Mường Tè, Gâm – Trung Quốc 5.2 Kết từ mơ hình Thủy văn Kết kiểm định năm 2018 cho lưu lượng cho thấy khả mơ mơ hình tốt, bắt đỉnh lưu lượng đến hồ, nhiên, trận lũ lớn, mơ hình thường mơ thiên thấp giá trị đỉnh lũ, trái lại giá trị lưu lượng nhỏ lại cho giá trị mơ thiên cao 11 Hình 10 Kết tính toán (xanh) thực đo (đen) lưu lượng tới hồ lưu vực sông Hồng năm 2018: từ trái qua phải, từ xuống: Lai Châu, Sơn La, Bản Chát, Huội Quảng, Hịa Bình, Thác Bà 5.3 Kết từ mơ hình Thủy lực 12 Hình 11 (từ xuống) Đường tiến trình mực nước trạm: Hà Nội, Phả Lại, Tuyên Quang Chú giải: màu xanh lá: mực nước dự báo 48h, màu đỏ: mực nước dự báo 24h, màu xanh nước biển: mực nước thực đo Hình 11 kết mực nước dự báo trạm hạ lưu từ mơ hình MIKE trình diễn FEWS Kết cho thấy mực nước dự báo bám với xu mực nước quan trắc song không mô giá trị cực đại thường có xu hướng thiên thấp Biên độ biến trình mực nước mơ nhỏ so với biên độ biến trình mực nước quan trắc Đánh giá kết nghiên cứu đạt Để đánh giá chất lượng dự báo, nghiên cứu dựa vào số tiêu sau: Xếp hạng chất lượng dự báo theo mức độ giảm dần ("Tốt ", "Đạt ", "Kém", "Quá kém"); Mức đảm bảo (P) Hình 12 13 thể xếp hạng chất lượng dự báo lưu lượng mực nước hồ trạm mực nước hạ lưu lưu vực sơng Hồng – Thái Bình Cho thấy dự báo lưu lượng đến hồ Thác Bà cho kết tốt dự báo 24h 48h, đó, Huội Quảng, kết dự báo 24h 48h nhiều hạn chế (với 60% dự báo mức "Kém" "Quá kém" Dự báo mực nước nhìn chung cịn nhiều hạn chế, nhiên hồ Thác Bà cho kết tốt với gần 80% số dự báo "Tốt " "Đạt" Dự báo trạm Hà Nội cho kết tốt với 60% số lần dự báo từ "Đạt" trở lên hạn 24h xấp xỉ 50% với hạn 48h Trạm Tuyên Quang cho kết khiêm tốn với dự báo từ "Đạt" trở lên chiếm ngưỡng 50% 24h 48h Mức đảm bảo (P) trạm Tuyên Quang thấp (0,615 dự báo 24h 0,214 dự báo 48h) (Bảng 4) Hình 12 Biểu đồ xếp hạng chất lượng dự báo lưu lượng mực nước hồ 13 Chất lượng dự báo 24h mực nước hạ lưu 100% 100% 50% 50% Chất lượng dự báo 48h mực nước hạ lưu 0% 0% Hà Nội Tốt Khá Phả Lại Đạt Kém Tuyên Quang Quá Hà Nội Tốt Khá Phả Lại Đạt Kém Tuyên Quang Quá Hình 13 Biểu đồ xếp hạng chất lượng dự báo mực nước trạm hạ lưu: Hà Nội, Phả Lại, Tuyên Quang Bảng Đánh giá chất lượng dự báo lưu lượng mực nước hồ trạm hạ lưu Sai số cho phép Lưu lượng đến hồ Sơn La 160.588 Hịa Bình 358.940 Tun Quang 116.207 Thác Bà 293.358 Lai Châu 81.686 Bản Chát 25.233 Huội Quảng 36.269 Mực nước hồ Sơn La 0.25 Hịa Bình 0.25 Tuyên Quang 0.25 Thác Bà 0.25 Lai Châu 0.25 Bản Chát 0.25 Huội Quảng 0.25 Mực nước hạ lưu Hà Nội 0.2 Phả Lại 0.2 Tuyên Quang 0.2 Mức đảm bảo P (24h) Mức đảm bảo P (48h) 0.2675 0.38 0.5425 0.8725 0.185 0.24 0.2775 0.2025 0.33 0.4325 0.8475 0.1275 0.18 0.185 0.7925 0.83 0.72 0.99 0.57 0.9325 0.35 0.4075 0.5 0.3075 0.895 0.24 0.735 0.1625 0.538 0.692 0.615 0.462 0.400 0.214 Kết luận kiến nghị Mưa đầu vào cho mơ hình thấy khác biệt độ lớn, phân bố nguồn mưa khác (GFS, JMA thực đo) Việc sử dụng trực tiếp mưa dự báo tồn cầu vào mơ quy mơ thủy văn cịn nhiều hạn chế Mưa dự báo hiệu chỉnh thuật tốn đồng hóa số liệu với số liệu trạm quan trắc trước đưa vào tính tốn mơ Một giải pháp khác sử dụng số liệu thời gian thực, mưa vệ tinh từ GSMaP NOW để có trường số liệu liên tục theo phương không gian thời gian Mơ hình MIKE-NAM sử dụng cho mơ thủy văn – thủy lực lưu vực sông Hồng – Thái Bình tích hợp Delft-FEWS mơ trung bình đến tốt lưu lượng mực nước đến hồ dự báo hạn 24h (𝑃̅𝑄 =0,395; 𝑃̅𝐻 =0,741) mức trung bình dự báo 48h (𝑃̅𝑄 =0,330; 𝑃̅𝐻 =0,464) Đối với mực nước hạ lưu trạm Hà Nội, Phả Lại Tun Quang, mơ hình chưa 14 mô tốt giá trị (𝑃̅24ℎ =0,615; 𝑃̅48ℎ =0,359), đặc biệt mực nước Tuyên Quang, dự báo 48h (𝑃̅48ℎ =0,214) cần cải thiện đồng hóa số liệu với số liệu quan trắc để mơ tốt Hệ thống dự báo tích hợp Delft-FEWS cho lưu vực Sơng Hồng – Thái Bình hỗ trợ công tác dự báo việc rút ngắn thời gian dự báo, tăng cường tính tự động hóa cơng tác dự báo Bên cạnh đó, Delft-FEWS hỗ trợ cho dự báo viên tảng giao diện tích hợp, thực tồn bước quy trình dự báo nghiệp vụ [3] Tuy nhiên, để tăng cường tính xác sản phẩm dự báo, cần tích hợp thêm cơng cụ đồng hóa số liệu vào hệ thống Cải tiến thử nghiệm cho nghiên cứu Tài liệu tham khảo [1] Chủ biên: GS.TS Lê Kim Truyền, GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LƯU VỰC SƠNG HỒNG – SƠNG THÁI BÌNH Tư liệu trình bày chi tiết điều kiện tự nhiên, đặc điểm khí tượng thủy văn dịng chảy, đặc điểm khí hậu, trạng kinh tế xã hội lưu vực sông [2] Ngô Lê An; Vũ Thị Minh Huệ, “Nghiên cứu dự báo dòng chảy lũ đến hồ chứa sơn la, hồ bình tun quang sơng hồng,” vol 49, no 2013, pp 73–79, 2015 [3] Bộ Tài nguyên Môi trường, “Thông tư 40/2016/TT-BTNMT Quy định Quy trình kỹ thuật dự báo, cảnh báo khí tượng thủy văn điều kiện bình thường.” 2016 Tóm tắt kết (tiếng Việt tiếng Anh) Tóm tắt Đề tài nghiên cứu cung cấp hệ thống dự báo lũ tích hợp tảng Delft-FEWS nhằm hỗ trợ rút ngắn thời gian dự báo Tính ưu việt hệ thống dự báo lũ tích hợp khả tự động hóa quy trình dự báo lũ nhằm khắc phục hạn chế nêu công tác tác dự báo lũ Việt Nam, kèm theo tảng giao diện thân thiện tới người sử dụng với khả hiển thị cách trực quan kết dự báo từ kịch tính tốn khác Nghiên cứu thiết lập mơ hình thủy văn, thủy lực MIKE NAM – MIKE 11 Delft-FEWS cho lưu vực sông Hồng với nguồn số liệu dự báo toàn cầu từ GFS JMA số liệu quan trắc mưa trạm Mơ hình MIKE-NAM sử dụng cho mơ thủy văn – thủy lực lưu vực sông mô tốt lưu lượng mực nước đến hồ dự báo hạn 24h (𝑃̅𝑄 =0,395; 𝑃̅𝐻 =0,741) mức trung bình dự báo 48h (𝑃̅𝑄 =0,330; 𝑃̅𝐻 =0,464) Đối với mực nước hạ lưu trạm Hà Nội, Phả Lại Tuyên Quang, mơ hình mơ xu biến trình mực nước song chưa mơ tốt giá trị Chất lượng dự báo cần cải thiện thuật tốn đồng hóa số liệu, song hệ thống dự báo lũ tích hợp Delft-FEWS cho lưu vực Sơng Hồng liên kết tồn bước quy trình dự báo nghiệp vụ, tương lai tích hợp với phương pháp đồng hóa để khơng cải thiện thời gian dự báo mà nâng cao chất lượng dự báo cho lưu vực Sông Hồng Abstract The research project provides an integrated flood forecasting system based on DelftFEWS platform to support and shorten the forecasting time The prominent feature of the integrated flood forecasting system is the ability to automate the flood forecasting process in order to overcome the above limitations of flood forecasting in Vietnam, accompanied by a User-friendly interface platform with the most intuitive display of forecast results from different scenarios The research integrated hydrological and hydraulic models of MIKE NAM - MIKE 11 on Delft-FEWS for the Red River basin with global forecast data from GFS and JMA and rain monitoring data at the station The MIKE-NAM model has simulated 15 rather well the discharge and water level for reservoirs for 24-hour forecast 24h (𝑃̅𝑄 =0,395; 𝑃̅𝐻 =0,741) and at average for 48h forecast (𝑃̅𝑄 =0,330; 𝑃̅𝐻 =0,464) As for the downstream water level at stations of Hanoi, Pha Lai and Tuyen Quang, the model could simulate well the trend of waterlevel, however, still could not simulate very well the magnitude of water level Although the quality of forecasting needs to be improved by the data assimilation algorithm, the integrated Delft-FEWS flood forecasting system for the Red River basin has linked all steps in the operational forecasting procedure In the future, Delft-FEWS can be integrated with assimilation method to not only improve the forecasting time but also improve the forecasting quality for the Red River basin PHẦN III SẢN PHẨM CỦA ĐỀ TÀI Các cơng trình khoa học cơng bố: Ghi địa Tình trạng cảm ơn tài Sản phẩm (Đã in/chấp nhận TT trợ in,…) ĐHQGHN / ĐHKHTN Cơng trình cơng bố tạp chí khoa học quốc tế theo hệ thống ISI/Scopus Bài báo quốc tế không thuộc hệ thống ISI/Scopus Bài báo tạp chí khoa học chuyên ngành quốc gia Trần Thanh Huyền, Kiều Quốc Chánh, Trần Quang Đức, 2019 Đồng hóa mưa vệ tinh phương pháp 3DVar Áp dụng Đã chấp nhận in thử nghiệm cho lưu vực sông Hồng Tạp chí Biến đổi Khí hậu, Số 10, Tháng năm 2019 Có Báo cáo khoa học đăng kỷ yếu hội nghị quốc tế Báo cáo khoa học đăng kỷ yếu hội nghị quốc gia Sản phẩm khác Đánh giá chung (Đạt, không đạt) Đạt Sản phẩm đào tạo: TT Họ tên Thời gian kinh phí tham gia đề tài Cơng trình công bố liên quan Đã bảo vệ Tiến sỹ / Nghiên cứu sinh Thạc sỹ / Học viên cao học Cử nhân Sinh viên báo cáo khoa học Nguyễn Thanh Tùng Đã bảo vệ Các sản phẩm khác: Hệ thống dự báo lũ tích hợp Delft-FEWS cho Sông Hồng Tổng hợp sản phẩm đăng ký hoàn thành đề tài: 16 STT Sản phẩm Số lượng đăng ký Số lượng hoàn thành Tự đánh giá số lượng, chất lượng Bài báo / báo cáo khoa học 01 01 Đạt Đào tạo / hỗ trợ đào tạo 01 01 Đạt Phương pháp, quy trình cơng nghệ, phần 01 mềm máy tính, vẽ thiết kế, sơ đồ, đồ, sở liệu, báo cáo phân tích, 01 Đạt Sản phẩm cơng nghệ (model, maket, vật liệu, thiết bị, máy móc) Kết khác minh chứng áp dụng 0 PHẦN IV TÌNH HÌNH SỬ DỤNG KINH PHÍ Nội dung chi STT Hoạt động chuyên môn Kinh phí Kinh phí duyệt thực (triệu đồng) (triệu đồng) 21,71 21,71 Hội thảo khoa học, viết báo cáo tổng 1,74 kết, nghiệm thu Chi khác 1,55 1,74 Tổng số: 25,0 25,0 Ghi 1,55 Hà Nội, ngày tháng năm 2019 ĐƠN VỊ CHỦ TRÌ THỰC HIỆN CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI (Họ tên, chữ ký Thủ trưởng đơn vị) (Họ tên, chữ ký) TRẦN NGỌC ANH TRẦN THANH HUYỀN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN 17