Nghiên cứu ứng dụng mô hình mike từng bước hoàn thiện công nghệ dự báo lũ sông hồng thái bình

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Đặng Thị Lan Phương NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE TỪNG BƯỚC HỒN THIỆN CƠNG NGHỆ DỰ BÁO LŨ SƠNG HỒNG – THÁI BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI – 2012 i ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Đặng Thị Lan Phương NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE TỪNG BƯỚC HỒN THIỆN CƠNG NGHỆ DỰ BÁO LŨ SƠNG HỒNG – THÁI BÌNH Chun ngành: Thủy văn học Mã số: 604490 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS LƯƠNG TUẤN ANH HÀ NỘI - 2012 ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC MƠ HÌNH VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU DỰ BÁO LŨ 1.1.Giới thiệu chung 1.2.Một số nghiên cứu dự báo lũ giới 1.3.Một số nghiên cứu dự báo lũ Việt Nam 1.4 Cơ sở lý thuyết mơ hình 12 1.4.1 Mơ hình MIKE NAM 12 1.4.2 Mơ hình thủy lực MIKE 11 – HD 19 1.4.3 Mơ hình Mike 21 28 CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ LŨ LỤT HỆ THỐNG SƠNG HỒNG – THÁI BÌNH 30 2.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên 30 2.1.1 Vị trí địa lý 30 2.1.2 Địa hình 31 2.1.3 Địa chất 34 2.1.4 Thổ nhưỡng 36 2.1.5 Lớp phủ thực vật 38 2.2 Nguyên nhân hình thành số đặc điểm chế độ mưa - lũ 36 2.2.1 Một số hình thời tiết chủ yếu gây mưa lớn 36 2.2.2 Chế độ mưa 38 2.2.3.Đặc điểm chung chế độ dòng chảy 39 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE DỰ BÁO LŨ HỆ THỐNG SƠNG HỒNG – THÁI BÌNH 48 3.1 Sơ đồ thủy văn thủy lực hệ thống sơng Hồng – Thái Bình 48 3.1.1 Sơ đồ thủy văn 48 3.1.2 Sơ đồ thủy lực 52 3.2 Điều kiện biên điều kiện ban đầu 57 iii 3.3 Hiệu chỉnh kiểm nghiệm mơ hình thủy văn 58 3.4 Hiệu chỉnh kiểm nghiệm mơ hình thủy lực 63 3.4.1 Kết với phương pháp kiểm tra chéo 64 3.4.2 Kết với trường hợp phân cấp 81 3.5 Kết nối mơ hình truyền triều mơ hình thủy lực sông 87 3.6 Dự báo thử nghiệm 89 3.6.1 Quy trình tiến hành dự báo 90 3.6.2 Cơ sở đánh giá chất lượng dự báo 91 3.6.3 Cập nhật sai số tính tốn 92 3.6.4 Kết dự báo thử nghiệm 95 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 106 iv MỤC LỤC HÌNH Hình 1 Sơ đồ lưới trạm dự báo thượng lưu sông Hồng Hình Sơ đồ tính tốn thủy lực hệ thống sơng Hồng – Thái Bình .9 Hình 3: Cấu trúc mơ hình MIKE 12 Hình Cấu trúc mơ hình NAM .14 Hình Nhánh sông với điểm lưới xen kẽ 21 Hình Hình dạng điểm lưới xung quanh nút mà ba nhánh gặp nhau.21 Hình Hình dạng điểm lưới nút mơ hình hồn chỉnh .22 Hình Ma trận nhánh trước khử 23 Hình Ma trận nhánh sau khử 24 Hình 10 Giao điểm ba nhánh sông 24 Hình Lưu vực sơng Hồng - Thái Bình – phần Việt Nam 31 Hình 2 Địa hình lưu vực sơng Hồng - Thái Bình - phần Việt Nam 32 Hình Bản đồ thổ nhưỡng phần thuộc lãnh thổ Việt Nam lưu vực sơng Hồng-Thái Bình 38 Hình Bản đồ lượng mưa trung bình nhiều năm lưu vực sơng Hồng-Thái Bình phần lãnh thổ Việt Nam .38 Hình Mạng lưới sơng ngịi số cơng trình trọng điểm sơng thuộc lưu vực sơng Hồng - Thái Bình 41 Hình Bản đồ phân chia lưu vực phận cho lưu vực sơng Hồng – Thái Bình (sơ đồ cũ) 48 Hình Bản đồ phân chia lưu vực phận cho lưu vực sơng Hồng – Thái Bình (sơ đồ mới) 51 Hình 3 Sơ đồ tính tốn thủy văn hệ thống sơng Hồng – Thái Bình 51 Hình Các nhánh sơng cập nhật sơ đồ tính sơng Đà 53 Hình Các nhánh sông cập nhật sơ đồ tính sơng Hồng 53 Hình Các nhánh sơng cập nhật sơ đồ tính khu vực Hải Phịng 54 Hình Sơ đồ tính tốn thủy lực hệ thống sơng Hồng-Thái Bình .55 v Hình Thơng số hồ chứa cập nhật vào mơ hình thủy lực 56 Hình Đường trình mực nước thực đo tính tốn trạm Lai Châu, Tạ Bú năm 2007 .60 Hình 10 Đường q trình mực nước thực đo tính tốn trạm Lai Châu, Tạ Bú năm 2009 61 Hình 11 Đường trình lưu lượng thực đo tính tốn đến hồ Sơn La, năm 2011 61 Hình 12 Đường q trình lưu lượng thực đo tính tốn đến hồ Sơn La, năm 2010 61 Hình 13 Đường trình lưu thực đo tính tốn đến hồ Hịa Bình, năm 201162 Hình 14 Đường q trình lưu lượng thực đo tính tốn đến hồ Hịa Bình, năm 2010 62 Hình 15 Đường trình lưu lượng thực đo tính tốn đến hồ Tun Quang, năm 2011 .62 Hình 16 Đường trình lưu lượng thực đo tính tốn đến hồ Tuyên Quang, năm 2010 .63 Hình 17 Kết hiệu chỉnh mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (HC2006) 69 Hình 18 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ06-07) 69 Hình 19 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ06-08) 70 Hình 20 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ06-09) 70 Hình 21 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ06-10) 70 Hình 22 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ06-11) 71 Hình 23 Kết hiệu chỉnh mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (HC2007) 71 Hình 24 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ07-06) 71 Hình 25 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ07-08) 72 Hình 26 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ07-09) 72 Hình 27 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ07-10) 72 Hình 28 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ07-11) 73 Hình 29 Kết hiệu chỉnh mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (HC2008) 73 vi Hình 30 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ08-10) 73 Hình 31 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ08-07) 74 Hình 32 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ08-09) 74 Hình 33 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ08-10) 74 Hình 34 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ08-11) 75 Hình 35 Kết hiệu chỉnh mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (HC2009) 75 Hình 36 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ09-06) 75 Hình 37 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ09-07) 76 Hình 38 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ09-08) 76 Hình 39 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ09-10) 76 Hình 40 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ09-11) 77 Hình 41 Kết hiệu chỉnh mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (HC2010) 77 Hình 42 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ10-06) 77 Hình 43 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ10-07) 78 Hình 44 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ10-08) 78 Hình 45 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ10-09) 78 Hình 46 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ10-11) 79 Hình 47 Kết hiệu chỉnh mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (HC2011) 79 Hình 48 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ11-06) 79 Hình 49 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ11-07) 80 Hình 50 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ11-08) 80 Hình 51 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ11-09) 80 Hình 52 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ11-09) 81 Hình 53 Kết hiệu chỉnh mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại, năm 2007Trường hợp .84 Hình 54 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại, năm 2009Trường hợp .84 Hình 55 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại, năm 2010Trường hợp .84 vii Hình 56 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại, năm 2011Trường hợp .85 Hình 57 Kết hiệu chỉnh mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại, năm 2009Trường hợp .85 Hình 58 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại, năm 2008Trường hợp .85 Hình 59 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại, năm 2007Trường hợp .86 Hình 60 Kết hiệu chỉnh mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại, năm 2006Trường hợp .86 Hình 61 Kết kiểm định mực nước Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại, năm 2008Trường hợp .86 Hình 62 Địa hình khu vực Vịnh Bắc Bộ 87 Hình 63 Đường trình mực nước tính tốn thực đo trạm hạ lưu sơng Hồng - Thái Bình trận lũ lớn năm 1996 88 Hình 64 Đường q trình mực nước tính tốn thực đo trạm hạ lưu sông Hồng - Thái Bình trận lũ lớn năm 2002 88 Hình 65 Đường trình mực nước tính tốn thực đo trạm hạ lưu sơng Hồng - Thái Bình trận lũ lớn năm 2006 88 Hình 66 Sơ đồ quy trình dự báo lũ sơng Hồng Thái Bình 91 Hình 67 Minh họa sai số biên sai số pha .94 Hình 68 So sánh kết dự báo mực nước hồ Sơn La năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 24 97 Hình 69 So sánh kết dự báo mực nước hồ Sơn La năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 48 97 Hình 70 So sánh kết dự báo lưu lượng đến hồ Sơn La năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 24 .98 Hình 71 So sánh kết dự báo lưu lượng đến hồ Sơn La năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 48 .98 viii Hình 72 So sánh kết dự báo mực nước hồ Hịa Bình năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 24 .98 Hình 73 So sánh kết dự báo mực nước hồ Hịa Bình năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 48 .99 Hình 74 So sánh kết dự báo lưu lượng đến hồ Hịa Bình năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 24 .99 Hình 75 So sánh kết dự báo lưu lượng đến hồ Hịa Bình năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 48 .99 Hình 76 So sánh kết dự báo mực nước hồ Tuyên Quang năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 24 100 Hình 77 So sánh kết dự báo mực nước hồ Tuyên Quang năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 48 100 Hình 78 So sánh kết dự báo lưu lượng đến hồ Tuyên Quang năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 24 100 Hình 79 So sánh kết dự báo lưu lượng đến hồ Tuyên Quang năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 48 101 Hình 80 So sánh kết dự báo mực nước trạm Hà Nội năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 24 101 Hình 81 So sánh kết dự báo mực nước trạm Hà Nội năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 48 101 Hình 82 So sánh kết dự báo mực nước trạm Phả Lại năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 24 102 Hình 83 So sánh kết dự báo mực nước trạm Phả Lại năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 48 102 Hình 84 So sánh kết dự báo mực nước trạm Tuyên Quang năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 24 102 Hình 85 So sánh kết dự báo mực nước trạm Tuyên Quang năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 48 103 ix MỤC LỤC BẢNG Bảng Các loại đất lưu vực sơng Hồng –Thái Bình 36 Bảng 2 Bảng tổng hợp độ che phủ rừng tỉnh nằm hệ thống sơng Hồng –Thái Bình (Đơn vị: ha) 35 Bảng Đặc trưng hình thái lưu vực sơng 40 Bảng Các đặc trưng lưu vực phần thượng lưu hệ thống sơng Hồng-Thái Bình 48 Bảng Các lưu vực phận trạm mưa sử dụng để tính toán dự báo thủy văn cho trạm thượng nguồn hệ thống sơng Hồng – Thái Bình 49 Bảng 3 Thơng số mơ hình NAM cho lưu vực phận 58 Bảng Kết hiệu chỉnh kiểm nghiệm mơ hình mưa - dịng chảy .60 Bảng Các trường hợp hiệu chỉnh kiểm định mô hình MIKE 11 64 Bảng Các trường hợp hiệu chỉnh kiểm định mơ hình MIKE 11 theo trường hợp mực nước Hà Nội 64 Bảng Kết xác định hệ số nhám sông tương ứng với năm 65 Bảng Kết đánh giá số Nash-Sutcliffe trạm hệ thống sơng Hồng-Thái Bình theo phương pháp kiểm tra chéo 68 Bảng Kết xác định hệ số nhám sông ứng với cấp mực nước.82 Bảng 10 Kết đánh giá số Nash-Sutcliffe trạm hệ thống sơng Hồng-Thái Bình theo cấp mực nước 83 Bảng 11 Kết đánh giá số NASH số trạm hệ thống 89 Bảng 12 Tiêu chuẩn sai số dự báo cho phép số vị trí 92 Bảng 13 Kết đánh giá ảnh hưởng sai số dự báo mưa đến dòng chảy 93 Bảng 14 Các tham số cập nhật sai số mơ hình MIKE 11 95 Bảng 15 So sánh kết đánh giá dự báo mùa lũ năm 2011 2012 96 x t : Bước thời gian (s)  : Hệ số góc (s-1) Qp : Lưu lượng đỉnh lũ điển hình (m3/s) Giá trị nhỏ tìm giải hai phương trình với Ae P e Trong trình dự báo tác nghiệp, tùy theo đặc điểm lũ thời đoạn để điều chỉnh tham số cập nhật sai số, cụ thể sau: Bảng 14 Các tham số cập nhật sai số mô hình MIKE 11 Thơng số Max phase error (sai số pha lớn nhất) Analyse Period (AP) (thời đoạn phân tích) Ảnh hưởng Sai số pha lớn tự động giảm đến giá trị Giá trị tối ưu AP Xác định q trình mà liệu thực đo tính tốn phân tích Xác định trình hiệu chỉnh Time constant in AP (hằng số thời gian AP) Nếu nhỏ AP, sai số xảy có trọng số lớn sai số xảy trước AP Time constant in forecast period (Hằng số thời gian thời đoạn dự báo) Quá trình hiệu chỉnh TOF (thời điểm dự báo) giảm dần thời gian dự báo giá trị số Xác định trình hiệu chỉnh Adjust factor (hệ số hiệu chỉnh) Tăng/giảm việc cập nhật lưu lượng hiệu chỉnh 1,0 Alpha Việc tăng Alpha làm tăng sai số trình hiệu chỉnh Xác định trình hiệu chỉnh Peak value (giá trị đỉnh lũ) Giá trị lưu lương lớn đạt sau hiệu chỉnh lưu lượng Xác định từ trình lưu lượng thực đo 3.6.4 Kết dự báo thử nghiệm Mơ hình Mike 11 sau hiệu chỉnh kiểm nghiệm áp dụng để tính tốn dự báo lũ hệ thống sơng Hồng – Thái Bình Thời gian dự báo thử nghiệm từ ngày 15/6/2012 đến 22/7/2012 Các vị trí dự báo lưu lượng - mực nước hồ Hịa Bình, Sơn La, Tuyên Quang, mực nước trạm hạ lưu Hà Nội, Phả Lại Theo bảng so sánh kết đánh giá dự báo Bảng 15, chất lượng dự báo lũ cho mùa lũ năm 2012 tốt, mức đảm bảo dự báo hầu hết lớn so với năm 2011 Điều thấy việc cập nhật số liệu địa hình sơ đồ thủy lực, phân chia lại lưu vực phận, kết nối mơ hình truyền triều mơ hình thủy lực, cập nhật 95 sai số dự báo nâng cao chất lượng dự báo năm 2012 so với năm 2011 Trong năm 2012, thời gian dự kiến 24 giờ, mức đảm bảo dự báo lớn đạt 80% dự báo mực nước hồ chứa trạm Hà Nội, Tuyên Quang, Phả Lại Riêng hồ chứa Sơn La, nguồn liệu phía Trung Quốc nên mức đảm bảo thấp Đối với thời gian dự kiến 48 giờ, mức đảm bảo lớn đạt 81,6% dự báo lưu lượng đến hồ Hịa Bình, mức đảm bảo thấp đạt 39,5% dự báo mực nước trạm Sơn La Như thấy, mùa lũ năm 2012 hầu hết vị trí có kết dự báo đạt chất lượng cao, đặc biệt thời gian dự kiến 24 Đối với thời gian dự kiến 24 giờ, tất vị trí có mức đảm bảo đạt 80%; đó, dự báo mực nước thượng lưu hồ Hịa Bình Phả Lại có mức đảm bảo lớn đạt 86,8%) ngồi cịn có số vị trí dự báo có mức đảm bảo cao, mực nước thượng lưu hồ Tuyên Quang (82%), mực nước trạm Yên Bái (76,3%), mực nước trạm Hà Nội (81,6%) Đối với thời gian dự kiến 48 giờ, tất vị trí có mức đảm bảo đạt 58% trừ lưu lượng đến mực nước hồ Sơn La Đường trình mực nước lưu lượng thực đo dự báo cho vị trí mùa lũ năm 2011 2012 hai thời gian dự kiến 24 48 đưa hình từ Hình 3.68 đến Hình 3.85 Bảng 15 So sánh kết đánh giá dự báo mùa lũ năm 2011 năm 2012(sau cập nhật công nghệ dự báo) Sông Trạm Q đến hồ Sơn La Đà Thời gian dự kiến 24 Tổng số lần dự báo Số lần dự báo Mức đảm bảo (%) Sai số lớn Sai số nhỏ 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 93 38 40 15 43.0 39.5 265 254 30 28 48 93 38 30 25 32.3 65.8 329 282 25 48 H hồ Sơn La 24 93 38 48 20 51.6 52.6 473 345 48 93 38 33 22 35.5 57.9 102 247 Q đến hồ Hịa Bình H hồ Hịa Bình 24 93 38 73 33 78.5 86.8 241 220 13 10 48 93 38 54 24 58.1 63.2 267 215 24 93 38 76 32 81.7 84.2 123 269 48 93 38 73 31 78.5 81.6 159 265 96 Sông Trạm Thời gian dự kiến 24 Tổng số lần dự báo Số lần dự báo Mức đảm bảo (%) Sai số lớn Sai số nhỏ 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 93 38 63 29 67.7 76.3 142 136 48 93 38 45 22 48.4 57.9 202 192 H Tuyên Quang Q đến hồ Tuyên Quang H hồ Tuyên Quang 24 93 38 58 31 62.4 82 172 186 48 93 38 35 24 37.6 63.2 100 208 24 93 38 54 32 58.1 84.2 233 410 48 93 38 55 26 59.1 68.4 235 541 24 93 38 46 24 49.5 63.2 112 102 48 93 38 30 22 32.3 57.9 234 245 Hồng H Hà Nội 24 93 38 48 31 51.6 81.6 473 64 48 93 38 33 27 35.5 71.1 699 112 Thái Bình H Phả Lại 24 93 38 73 33 78.5 86.8 26 23 48 93 38 56 29 60.2 76.3 34 28 Thao Yên Bái Lô Mực nước thực đo dự báo hồ Sơn La năm 2011 - thời gian dự kiến 24 11500 Thực đo Dự báo M ự c n c (c m ) 11000 10500 10000 9500 9000 8500 6/16/2011 6/30/2011 7/14/2011 7/28/2011 8/11/2011 8/25/2011 9/8/2011 Hình 68 So sánh kết dự báo mực nước hồ Sơn La năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 24 Mực nước thực đo dự báo hồ S ơn La năm 2011 - thời gian dự kiến 48 11500 Thực đo Dự báo Mực n ước (cm) 11000 10500 10000 9500 9000 8500 6/15/2011 6/29/2011 7/13/2011 7/27/2011 8/10/2011 8/24/2011 9/7/2011 Hình 69 So sánh kết dự báo mực nước hồ Sơn La năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 48 97 6000 Lưu lượng thực đo dự báo đến hồ Sơn La năm 2012 - thời gian dự kiến 24 Thực đo 5500 Dự báo L u lư ợ n g (m 3/s ) 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 6/14/2011 6/28/2011 7/12/2011 Hình 70 So sánh kết dự báo lưu lượng đến hồ Sơn La năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 24 6000 Lưu lượng thực đo dự báo đến hồ Sơn La năm 2012 - thời gian dự kiến 48 T hực đo 5500 Dự báo 5000 Lư u lư ợn g (m 3/s ) 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 6/14/2011 6/28/2011 7/12/2011 Hình 71 So sánh kết dự báo lưu lượng đến hồ Sơn La năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 48 Mực nước thực đo dự báo hồ Hòa Bình năm 2011 - thời gian dự kiến 24 11500 Thực đo Dự báo M ự c n c (c m ) 11000 10500 10000 9500 9000 8500 6/15/2011 6/29/2011 7/13/2011 7/27/2011 8/10/2011 8/24/2011 9/7/2011 Hình 72 So sánh kết dự báo mực nước hồ Hịa Bình năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 24 98 Mực nước thực đo dự báo hồ Hịa Bình năm 2011 - thời gian dự kiến 48 11500 T hực đo Dự báo 11000 Mực nước (cm) 10500 10000 9500 9000 8500 6/15/2011 6/29/2011 7/13/2011 7/27/2011 8/10/2011 8/24/2011 9/7/2011 Hình 73 So sánh kết dự báo mực nước hồ Hịa Bình năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 48 Lưu lượng thực đo dự báo đến hồ Hòa Bình năm 2011 - thời gian dự kiến 24 14000 Thực đo 12000 Dự báo L u lư ợ n g ( m /s ) 10000 8000 6000 4000 2000 6/14/2011 6/28/2011 7/12/2011 7/26/2011 8/9/2011 8/23/2011 9/6/2011 Hình 74 So sánh kết dự báo lưu lượng đến hồ Hịa Bình năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 24 Lưu lượng thực đo dự báo đến hồ Hịa Bình năm 2011 - thời gian dự kiến 48 14000 T hực đo 12000 Dự báo L ưu lượ n g (m 3/s) 10000 8000 6000 4000 2000 6/14/2011 -2000 6/28/2011 7/12/2011 7/26/2011 8/9/2011 8/23/2011 9/6/2011 Hình 75 So sánh kết dự báo lưu lượng đến hồ Hịa Bình năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 48 99 Mực nước thực đo dự báo hồ Tuyên Quang năm 2011 - thời gian dự kiến 24 11500 Thực đo Dự báo M ự c n c (c m ) 11000 10500 10000 9500 9000 8500 6/15/2011 6/29/2011 7/13/2011 7/27/2011 8/10/2011 8/24/2011 9/7/2011 Hình 76 So sánh kết dự báo mực nước hồ Tuyên Quang năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 24 Mực nước thực đo dự báo hồ Tuyên Quang năm 2011 - thời gian dự kiến 48 11500 Thực đo Dự báo 11000 M ực n ướ c (cm ) 10500 10000 9500 9000 8500 6/15/2011 6/29/2011 7/13/2011 7/27/2011 8/10/2011 8/24/2011 9/7/2011 Hình 77 So sánh kết dự báo mực nước hồ Tuyên Quang năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 48 2000 Lưu lượng thực đo dự báo đến hồ Tuyên Quang năm 2011 - thời gian dự kiến 24 Thực đo Dự báo L u lư ợ n g ( m /s ) 1500 1000 500 6/14/2011 6/28/2011 7/12/2011 7/26/2011 8/9/2011 8/23/2011 9/6/2011 Hình 78 So sánh kết dự báo lưu lượng đến hồ Tuyên Quang năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 24 100 2000 Lưu lượng thực đo dự báo đến hồ Tuyên Quang năm 2011 - thời gian dự kiến 48 Thực đo Dự báo 7/26/2011 8/9/2011 L ưu lượ n g (m 3/s) 1500 1000 500 6/14/2011 6/28/2011 7/12/2011 8/23/2011 9/6/2011 Hình 79 So sánh kết dự báo lưu lượng đến hồ Tuyên Quang năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 48 Mực nước thực đo dự báo trạm Hà Nội năm 2012 - thời gian dự kiến 24 1000 Thực đo Dự báo M ự c n c (cm ) 800 600 400 200 7/1/2012 7/6/2012 7/11/2012 7/16/2012 7/21/2012 Hình 80 So sánh kết dự báo mực nước trạm Hà Nội năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 24 Mực nước thực đo dự báo trạm Hà Nội năm 2012 - thời gian dự kiến 48 1000 Thực đo Dự báo M ự c n c (cm ) 800 600 400 200 7/1/2012 7/6/2012 7/11/2012 7/16/2012 7/21/2012 Hình 81 So sánh kết dự báo mực nước trạm Hà Nội năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 48 101 Mực nước thực đo dự báo trạm Phả Lại năm 2012 - thời gian dự kiến 24 200 180 Thực đo Dự báo 160 M ự c n c (c m ) 140 120 100 80 60 40 20 7/1/2009 7/6/2009 7/11/2009 7/16/2009 7/21/2009 Hình 82 So sánh kết dự báo mực nước trạm Phả Lại năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 24 Mực nước thực đo dự báo trạm Phả Lại năm 2012 - thời gian dự kiến 48 200 180 Thực đo Dự báo 160 M ự c n c (cm ) 140 120 100 80 60 40 20 7/1/2009 7/6/2009 7/11/2009 7/16/2009 7/21/2009 Hình 83 So sánh kết dự báo mực nước trạm Phả Lại năm 2011 2012 – thời gian dự kiến 48 Mực nước thực đo dự báo trạm Tuyên Quang năm 2012 - thời gian dự kiến 24 2200 Thực đo Dự báo M ự c n c (c m ) 2100 2000 1900 1800 1700 1600 1500 7/1/2012 7/6/2012 7/11/2012 7/16/2012 7/21/2012 Hình 84 So sánh kết dự báo mực nước trạm Tuyên Quang năm 2011 năm 2012 – thời gian dự kiến 24 102 Mực nước thực đo dự báo trạm Tuyên Quang năm 2012 - thời gian dự kiến 48 2200 Thực đo Dự báo M ự c n c (c m ) 2100 2000 1900 1800 1700 1600 7/1/2012 7/6/2012 7/11/2012 7/16/2012 7/21/2012 Hình 85 So sánh kết dự báo mực nước trạm Tuyên Quang năm 2011 năm 2012 – thời gian dự kiến 48 Từ kết dự báo tác nghiệp thử nghiệm nhận thấy mơ hình MIKE hồn tồn có khả áp dụng dự báo thủy văn tác nghiệp cho hệ thống sơng Hồng – Thái Bình Kết dự báo mùa lũ năm 2012 cho kết khả quan Với việc áp dụng đồng thời mô đun dự báo mưa – dịng chảy, mơ đun thủy lực, mơ hình truyền triều, cập nhật sai số, công tác dự báo thủy văn nâng cao tính độc lập mức đảm bảo 103 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A Kết luận Quá trình thực luận văn đạt kết sau: Luận văn thu thập, xử lý liệu khí tượng, thủy văn tồn hệ thống sơng Hồng-Thái Bình mùa lũ từ năm 2002 đến năm 2011 Đây sở liệu quan trọng làm đầu vào cho mơ hình tính tốn, hiệu chỉnh kiểm nghiệm mơ hình Luận văn tổng quan tình hình nghiên cứu, dự báo lũ hệ thống sơng Hồng – Thái Bình năm gần đây, thành đạt số mặt tồn công tác dự báo tác nghiệp hệ thống sơng Hồng – Thái Bình Trong q trình thực luận văn, với mục tiêu đặt ra, học viên cập nhật lại thay đổi sơ đồ thủy lực hệ thống sông Hồng – Thái Bình, có bổ sung, cập nhật số liệu địa hình năm 2008, 2009 sơng thuộc hệ thống sơng Hồng – Thái Bình, kéo dài mạng sông đến biển cửa sông ven biển, cập nhật thông tin hồ chứa Hịa Bình, Tun Quang, Thác Bà Việc cập nhật liệu địa hình sở quan trọng để xây dựng biên đầu vào mơ hình thơng số mơ hình thủy văn thủy lực tồn hệ thống sông Luận văn hiệu chỉnh kiểm nghiệm tham số mơ hình thủy văn, thủy lực cho mùa lũ từ năm 2006 đến năm 2011 phương pháp dị tìm tham số theo hai trường hợp (khơng phân cấp phân cấp mực nước), kết vị trí kiểm tra cho thấy có phù hợp tốt đánh giá qua số NASH đạt kết cao đối vơi trường hợp phân cấp mực nước Trong trình dự báo tác tác nghiệp, thường gặp nhiều sai số cơng tác dự báo tác nghiệp gặp khơng khó khăn Vì vậy, học viên tiến hành nghiên cứu, đánh giá sơ khả ảnh hưởng sai số mưa dự báo đến sai số dự báo dòng chảy với thời gian dự kiến 24 nhằm nâng cao độ xác cơng tác dự báo tác nghiệp Đồng thời trình dự báo, tiến hành cập nhật hiệu chỉnh sai số dự báo nhằm làm giảm bớt độ sai lệch kết tính tốn số liệu thực đo 104 Luận văn tiến hành kết nối mơ hình thủy lực sơng mơ hình truyền triều, bước đầu cho thấy khả áp dụng hạn chế cần phải khắc phục tương lai Tiến hành dự báo thử nghiệm cho mùa lũ năm 2012 vị trí dự báo hàng năm, kết cho thấy mức đảm bảo dự báo đạt 80% Riêng vị trí dự báo dòng chảy đến hồ chứa mức đảm bảo khơng cao gặp khó khăn thơng tin tài liệu khí tượng thủy văn phía thượng nguồn B Kiến nghị Mặc dù trình thực luận văn nghiêm túc, nhiên luận văn hạn chế cần tiếp tục nghiên cứu sau: Việc nghiên cứu áp dụng mơ hình mưa – dịng chảy thơng số tập trung đem lại hiệu định Tuy vậy, giả thiết lượng mưa rơi bề mặt nên không phản ánh phân bố lượng mưa theo không gian nên thường gây sai số lớn thực dự báo tác nghiệp Do vậy, cần tiếp tục nghiên cứu áp dụng mơ hình thơng số phân bố để dự báo dòng chảy đến hồ chứa Luận văn hoàn thành nội dung nêu đề cương nghiên cứu triển khai Với kết đạt được, học viên kiến nghị tiếp tục nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ dự báo lũ hệ thống sơng Hồng-Thái Bình 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Vũ Hồng Châu, “Đánh giá lũ thiết kế, xác định lại đường mực nước thiết kế cho tuyến đê Xác định lũ lớn ứng với tuần suất, lũ cực hạn”, dự án cấp nhà nước thuộc Chương trình Phịng chống lũ sơng Hồng-Thái Bình, 2000-2001 Nguyễn Lan Châu, NNK, “Nghiên cứu ứng dụng mơ hình NAM, TANK dự báo lũ thượng lưu hệ thống sơng Thái Bình”, Tuyển tập cơng trình NCKH Viện KTTV, 1997 Nguyễn Lan Châu, Trần Bích Liên, “Đánh giá vai trị nhân tố ảnh hưởng hình thành dự báo lũ sông Cầu”, TS KTTV (404), 1994 Nguyễn Lan Châu, “Những thay đổi q trình dịng chảy hạ lưu sơng Thái Bình ảnh hưởng vận hành hồ Hồ Bình”, (389), 1993 Nguyễn Văn Điệp, “Xây dựng công nghệ mô số phục vụ cho đề xuất, đánh giá điều hành phương án phịng chống lũ lụt đồng sơng HồngThái Bình”, dự án cấp nhà nước thuộc Chương trình Phịng chống lũ sơng Hồng – Thái Bình, 2000-2001 Bùi Văn Đức, “Mơ hình phục hồi lưu lượng đến hồ Hồ Bình”, TS KTTV, (452), 1998 Lã Thanh Hà, “Đánh giá khả phân lũ sông Đáy sử dụng lại khu phân lũ đề xuất phương án sử lý gặp lũ khẩn cấp”, đề tài NCKH cấp Nhà nước, Chương trình phịng chống lũ 1999-2001 Trịnh Quang Hồ, NNK, “Nghiên cứu xây dựng cơng nghệ nhận dạng lũ thượng lưu sông Hồng phục vụ điều hành hồ Hồ Bình chống lũ hạ du”, đề tài NCKH cấp Nhà nước, 1996-1997 Lê Bắc Huỳnh, NNK, “Mơ dịng gia nhập khu mơ hình tốn dự báo lũ sơng Thao”, TS KTTV, (405), 1994 10 Lê Bắc Huỳnh, “Nghiên cứu xây dựng cơng cụ tính tốn dự báo dịng chảy lũ thượng lưu hệ thống sông Hồng”, đề mục thuộc đề tài NCKH cấp Tổng cục, 1998 106 11 Lê Bắc Huỳnh Dương Thiên Lý, “Khái quát đặc điểm hình thời tiết gây mưa dẫn tới hình thành lũ lớn sơng Hồng- Thái Bình” 12 Nguyễn Ân Niên, “Những sở toán học vật lý chung mơ tốn thủy lực, thủy văn, khả tổng quát triển vọng ứng dụng để tính tốn dự báo dịng chảy sơng ngịi Việt Nam”, Tuyển tập cơng trình Hội thảo quốc gia ứng dụng mơ hình tốn thủy văn thuỷ lực phát triển quản lý tài nguyên nước, Hà Nội, 1988 13 Nguyễn Viết Thi, “Dự báo dài dòng chảy sơng lớn (sơng Hồng sơng Thái Bình)”, đề tài NCKH cấp Tổng cục, 1998 14 Nguyễn Viết Thi, “Nghiên cứu công nghệ dự báo lũ hạ du sông Hồng-Thái Bình”, đề tài NCKH cấp Tổng cục, 1993 15 Nguyễn Viết Thi, “Dự báo hạn dài đỉnh lũ năm sông Hồng”, đề tài NCKH cấp Tổng cục, 1997 16 Trần Thục, Báo cáo kết thử nghiệm dự báo tác nghiệp mùa lũ năm 2003 (Trong khuôn khổ đề tài NCKH cấp Bộ “Xây dựng công nghệ tính tốn dự báo lũ lớn hệ thống sơng Hồng - Thái Bình”), Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Môi trường, Hà Nội, 2003 17 Viện Khoa học Thủy lợi, “Đánh giá thực trạng lịng dẫn sơng Hồng-Thái Bình đề xuất phương án chỉnh trị làm tăng độ ổn định khả lũ lịng sơng”, dự án cấp nhà nước thuộc Chương trình Phịng chống lũ sơng Hồng-Thái Bình, 2000-2001 18 Viện Khoa học Thủy lợi, “Đánh giá khả thoát lũ số cửa sơng thuộc hệ thống sơng Hồng-Thái Bình đề xuất phương án tăng khả thoát lũ khai thác hợp lý”, dự án cấp nhà nước thuộc Chương trình Phịng chống lũ sơng Hồng-Thái Bình, 2000-2001 19 Viện Quy hoạch Thuỷ lợi, “Đánh giá thực trạng đê điều hệ thống sơng Hồng sơng Thái Bình, xác định trọng điểm đưa giải pháp sử lý có lũ lớn”, Dự án cấp nhà nước thuộc Chương trình Phịng chống lũ sơng Hồng-Thái Bình, 2000-2001 107 20 Trung tâm Quốc gia Dự báo KTTV, “Đánh giá hình thời tiết sinh lũ lớn phục vụ dự báo cảnh báo trước khả có lũ cực hạn hệ thống sơng Hồng-Thái Bình”, Chương trình Phịng chống lũ sơng Hồng-Thái Bình, 20002001 Tiếng Anh 21 American Society of Civil Engineers (1996) Hydrology Handbook, Second Edition, ASCE Manual and Reports on Engineering Practice No 28, New York, 784 pp 22 Cunge J A., Holly I M., Verwey A 1980 Practical Aspects of computational River Hydraulics Pitman Advanced Publishing Program, Boston 23 Duta, D and Herath, S and Musiake, K., Distributed Hydrological Model for Flood Inundation Simulation, Proceedings, Mekong River Study, Bangkok, 2000 24 Hydrologic Engineering Center, HEC-HMS, Hydrologic Modeling System, 32000 25 Ibbitt R P., NNK, Rainfall-Runoff modelling forecast based on successive meso-scale weather model forecasts Proceedings of International Symposium on Floods and Droughts Nanjing, China, 1999 26 Kraijenhoff, D.A and Moll, J.R (Editors) (1986) Riverflow Modelling and Forecasting Holland: Reidel Publishing Company 27 MIKE-11 User's Manual, 2003 28 Nash, J E., and Sutcliffe, J V (1970), River Flow Forecasting through Conceptual Model, Journal of Hydrology, Vol 10 29 National Research Council of Canada (1989) Hydrology of floods in Canada: a guide to planning and design, Ottawa 30 Pandolfi, C.A Gabos, and E Todini, “Real-Time Flood Forecasting and Management for the Han River in China” IUGG Symposium, Hamburg, Gemany,1983 108 31 Thuc, T., et al (1993), “A Flood Forecasting and Reservoir Operation Software for Minimizing Environmental Impact of a River Run-off Hydro-power Project”, Proceeding, International Conference on Environmentally Sound Water Resources Utilization, Bangkok, Thailand 32 World Meteorological Organization, “ Hydrological Forecasting” Chap in Guide Hydrological Practices, Vol Switzerland, 1981 109 ... tượng tiến hành nghiên cứu dự báo nghiên cứu có đặc thù khác nghiên cứu dự báo lũ cho hệ thống sơng chính, nghiên cứu dự báo lũ cho hồ chứa, cho vùng hạ du nghiên cứu dự báo lũ cho việc quản... Hồng- Thái Bình phục vụ dự báo lũ hệ thống sơng Hồng- Thái Bình; ứng dụng thơng tin Sinốp dự báo định lượng mưa dự báo dịng chảy lũ thượng nguồn sơng Hồng- Thái Bình Đề tài có đóng góp lớn dự báo KTTV,... tốn dự báo lũ tác nghiệp cho tồn hệ thống sơng Hồng - Thái Bình Mơ hình MIKE 11 nghiên cứu áp dụng để tính tốn dự báo lũ lớn cho hệ thống sơng Hồng- Thái Bình với 25 sơng chia thành 52 nhánh sông