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