iĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Đặng Thị Lan Phương
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE TỪNG BƯỚC
HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ DỰ BÁO LŨ
SÔNG HỒNG – THÁI BÌNH
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI – 2012

iii
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC MÔ HÌNH VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
DỰ BÁO LŨ 4
1.1.Giới thiệu chung 4
1.2.Một số nghiên cứu dự báo lũ trên thế giới 4
1.3.Một số nghiên cứu dự báo lũ ở Việt Nam 6
1.4. Cơ sở lý thuyết của mô hình 12
1.4.1. Mô hình MIKE NAM 12
1.4.2. Mô hình thủy lực MIKE 11 – HD 19
1.4.3. Mô hình Mike 21 28
CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ LŨ LỤT HỆ THỐNG
SÔNG 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 và một số đặc điểm của chế độ mưa - lũ 36
2.2.1. Một số hình thế thời tiết chủ yếu gây mưa lớn 36
2.2.2. Chế độ mưa 38
2.2.3.Đặc điểm chung về chế độ dòng chảy 39
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE DỰ BÁO LŨ HỆ THỐNG SÔNG
HỒNG – THÁI BÌNH 48
3.1. Sơ đồ thủy văn thủy lực trên hệ thống sông 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 và điều kiện ban đầu 57 v

MỤC LỤC HÌNH

Hình 1. 1. Sơ đồ lưới trạm dự báo thượng lưu sông Hồng 7
Hình 1. 2. Sơ đồ tính toán thủy lực hệ thống sông Hồng – Thái Bình 9
Hình 1. 3: Cấu trúc mô hình MIKE 12
Hình 1. 4. Cấu trúc mô hình NAM 14
Hình 1. 5. Nhánh sông với các điểm lưới xen kẽ 21
Hình 1. 6. Hình dạng các điểm lưới xung quanh nút mà tại đó ba nhánh gặp nhau.21
Hình 1. 7. Hình dạng các điểm lưới và các nút trong một mô hình hoàn chỉnh 22
Hình 1. 8. Ma trận nhánh trước khi khử 23
Hình 1. 9. Ma trận nhánh sau khi khử 24
Hình 1. 10. Giao điểm của ba nhánh sông 24
Hình 2. 1. Lưu vực sông Hồng - Thái Bình – phần Việt Nam 31
Hình 2. 2. Địa hình lưu vực sông Hồng - Thái Bình - phần Việt Nam 32
Hình 2. 3. Bản đồ thổ nhưỡng phần thuộc lãnh thổ Việt Nam trên lưu vực sông
Hồng-Thái Bình 38
Hình 2. 4. Bản đồ lượng mưa trung bình nhiều năm lưu vực sông Hồng-Thái Bình
phần lãnh thổ Việt Nam 38
Hình 2. 5. Mạng lưới sông ngòi và một số công trình trọng điểm trên sông thuộc lưu
vực sông Hồng - Thái Bình 41
Hình 3. 1. Bản đồ phân chia các lưu vực bộ phận cho lưu vực sông Hồng – Thái
Bình (sơ đồ cũ) 48
Hình 3. 2. Bản đồ phân chia các lưu vực bộ phận cho lưu vực sông Hồng – Thái
Bình (sơ đồ mới) 51

Hình 3. 22. Kết quả kiểm định mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ06-11).71
Hình 3. 23. Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (HC2007) 71
Hình 3. 24. Kết quả kiểm định mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ07-06).71
Hình 3. 25. Kết quả kiểm định mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ07-08).72
Hình 3. 26. Kết quả kiểm định mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ07-09).72
Hình 3. 27. Kết quả kiểm định mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ07-10).72
Hình 3. 28. Kết quả kiểm định mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ07-11).73
Hình 3. 29. Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (HC2008) 73 vii

Hình 3. 30. Kết quả kiểm định mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ08-10).73
Hình 3. 31. Kết quả kiểm định mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ08-07).74
Hình 3. 32. Kết quả kiểm định mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ08-09).74
Hình 3. 33. Kết quả kiểm định mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ08-10).74
Hình 3. 34. Kết quả kiểm định mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ08-11).75
Hình 3. 35. Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (HC2009) 75
Hình 3. 36. Kết quả kiểm định mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ09-06).75
Hình 3. 37. Kết quả kiểm định mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ09-07).76
Hình 3. 38. Kết quả kiểm định mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ09-08).76
Hình 3. 39. Kết quả kiểm định mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ09-10).76
Hình 3. 40. Kết quả kiểm định mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ09-11).77
Hình 3. 41. Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (HC2010) 77
Hình 3. 42. Kết quả kiểm định mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ10-06).77
Hình 3. 43. Kết quả kiểm định mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ10-07).78
Hình 3. 44. Kết quả kiểm định mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ10-08).78
Hình 3. 45. Kết quả kiểm định mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ10-09).78
Hình 3. 46. Kết quả kiểm định mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (KĐ10-11).79
Hình 3. 47. Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại Sơn Tây, Hà Nội, Phả Lại (HC2011) 79

Hồng - Thái Bình trận lũ lớn năm 2002. 88
Hình 3. 65. Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo các trạm hạ lưu sông
Hồng - Thái Bình trận lũ lớn năm 2006. 88
Hình 3. 66. Sơ đồ quy trình dự báo lũ sông Hồng Thái Bình 91
Hình 3. 67. Minh họa sai số biên và sai số pha 94
Hình 3. 68. So sánh kết quả dự báo mực nước hồ Sơn La năm 2011 và 2012 – thời
gian dự kiến 24 giờ 97
Hình 3. 69. So sánh kết quả dự báo mực nước hồ Sơn La năm 2011 và 2012 – thời
gian dự kiến 48 giờ 97
Hình 3. 70. So sánh kết quả dự báo lưu lượng đến hồ Sơn La năm 2011 và 2012 –
thời gian dự kiến 24 giờ 98
Hình 3. 71. So sánh kết quả dự báo lưu lượng đến hồ Sơn La năm 2011 và 2012 –
thời gian dự kiến 48 giờ 98 ix

Hình 3. 72. So sánh kết quả dự báo mực nước hồ Hòa Bình năm 2011 và 2012 –
thời gian dự kiến 24 giờ 98
Hình 3. 73. So sánh kết quả dự báo mực nước hồ Hòa Bình năm 2011 và 2012 –
thời gian dự kiến 48 giờ 99
Hình 3. 74. So sánh kết quả dự báo lưu lượng đến hồ Hòa Bình năm 2011 và 2012 –
thời gian dự kiến 24 giờ 99
Hình 3. 75. So sánh kết quả dự báo lưu lượng đến hồ Hòa Bình năm 2011 và 2012 –
thời gian dự kiến 48 giờ 99
Hình 3. 76. So sánh kết quả dự báo mực nước hồ Tuyên Quang năm 2011 và 2012 –
thời gian dự kiến 24 giờ 100
Hình 3. 77. So sánh kết quả dự báo mực nước hồ Tuyên Quang năm 2011 và 2012 –
thời gian dự kiến 48 giờ 100
Hình 3. 78. So sánh kết quả dự báo lưu lượng đến hồ Tuyên Quang năm 2011 và

Bảng 3. 4. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm nghiệm mô hình mưa - dòng chảy 60
Bảng 3. 5. Các trường hợp hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE 11 64
Bảng 3. 6. Các trường hợp hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE 11 theo các
trường hợp mực nước tại Hà Nội 64
Bảng 3. 7. Kết quả xác định hệ số nhám trên các sông tương ứng với các năm 65
Bảng 3. 8. Kết quả đánh giá chỉ số Nash-Sutcliffe tại các trạm trên hệ thống sông
Hồng-Thái Bình theo phương pháp kiểm tra chéo 68
Bảng 3. 9. Kết quả xác định hệ số nhám trên các sông ứng với các cấp mực nước.82
Bảng 3. 10. Kết quả đánh giá chỉ số Nash-Sutcliffe tại các trạm trên hệ thống sông
Hồng-Thái Bình theo cấp mực nước 83
Bảng 3. 11. Kết quả đánh giá chỉ số NASH tại một số trạm trên hệ thống 89
Bảng 3. 12. Tiêu chuẩn sai số dự báo cho phép tại một số vị trí 92
Bảng 3. 13. Kết quả đánh giá ảnh hưởng sai số dự báo mưa đến dòng chảy 93
Bảng 3. 14. Các tham số cập nhật sai số trong mô hình MIKE 11 95
Bảng 3. 15. So sánh kết quả đánh giá dự báo mùa lũ năm 2011 và 2012 96 1
MỞ ĐẦU

Lũ lụt là thiên tai lớn nhất đe dọa nước Việt Nam ta, nhất là ở miền Bắc vì tổn
thất nhân mạng có thể đến mức độ khủng khiếp. Trong vòng 100 năm qua, đồng bằng
sông Hồng – Thái Bình đã có 26 trận lũ lớn. Các trận lũ lớn này đa số xảy ra vào tháng
8, nhằm vào cao điểm của mùa mưa bão. Đặc biệt cơn lũ vào tháng 8 năm 1971 đã làm
vỡ đê Sông Hồng và 100,000 người đã bị thiệt mạng. Đây là cơn lũ lớn nhất trong
vòng 250 năm nay ở miền Bắc, và số tổn thất nhân mạng vượt quá sức tưởng tượng so
với tổn thất chừng 1000 người trong các cơn lũ lịch sử vào năm 1999 ở miền Trung và
năm 2000 ở miền Nam. Trận lũ năm 1971 được liệt kê trong danh sách các trận lụt
lớn nhất thế kỷ 20. Mưa lớn tập trung vào ngày 20-23/7/1986, tâm mưa lớn
300¸400mm ở trung, hạ lưu sông Lô, Thương và Lục Nam; lũ đặc biệt lớn đã xảy ra

mô hình thuỷ văn phía thượng lưu để trở thành một công nghệ dự báo cho toàn hệ
thống sông cũng còn là một vấn đề quan trọng trong công tác dự báo.
Hiện nay, công tác dự báo lũ cho hệ thống sông Hồng – Thái Bình được thực
hiện bởi nhiều cơ quan khác nhau như Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung
Ương (TT DBKTTV TW), Viện Cơ học, Viện Quy hoạch Thủy lợi, Viện Khoa học
Thủy lợi, Trường Đại học Thủy lợi Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi
trường cũng là đơn vị tham gia dự báo lũ hệ thống sông Hồng – Thái Bình. Trong quá
trình công tác tại Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, học viên đã
tham gia vào công tác dự báo thủy văn tác nghiệp trên hệ thống sông Hồng – Thái
Bình. Qua quá trình dự báo hàng năm, có thể nhận thấy công tác dự báo tác nghiệp còn
tồn tại nhiều vấn đề cần giải quyết như dòng chảy khu giữa tính toán có độ chính xác
chưa cao, mạng tính chưa được cập nhật thêm các hồ thủy điện mới xây, dữ liệu mặt
cắt sông từ các hồ chứa ngược lên thượng lưu không có.
Trước vấn đề thực tế như vậy, luận văn “Nghiên cứu ứng dụng mô hình Mike
từng bước hoàn thiện công nghệ dự báo lũ sông Hồng – Thái Bình” đã được hình
thành với mục tiêu: Từng bước nâng cao chất lượng dự báo lũ bằng mô hình MIKE 11
cho hệ thống sông Hồng-Thái Bình nhằm bảo đảm độ tin cậy, đáp ứng yêu cầu dự báo
tác nghiệp.
Với mục tiêu đã đặt ra, luận văn tập trung nghiên cứu các vấn đề sau: 3
(1) Cập nhật, bổ sung dữ liệu địa hình phục vụ cho việc thiết lập sơ đồ thủy lực cho
toàn hệ thống sông, cập nhật các thông tin hồ chứa có tính đến quy trình hoạt
động liên hồ chứa đã được ban hành
(2) Phân chia lại lưu vực bộ phận trong mô hình thủy văn nhằm tăng độ chính xác
trong quá trình dự báo lưu lượng đến các hồ.
(3) Hiệu chỉnh và kiểm nghiệm mô hình thủy lực để chọn các bộ tham số phù hợp
với điều kiện dự báo tác nghiệp.
(4) Cập nhật sai số dự báo trong quá trình dự báo

và qui hoạch lưu vực
Những năm gần đây, Nhà nước đã dành sự quan tâm, đầu tư thích đáng đúng
với tầm quan trọng của khu vực đồng bằng Bắc Bộ. Kinh tế xã hội phát triển cũng tạo
ra nguy cơ thiệt hại do lũ lụt càng lớn. Do đó, việc cảnh báo, dự báo lũ lụt kịp thời và
chính xác sẽ góp phần rất quan trọng để giảm thiệt hại về người và tài sản. Mặt khác,
việc phát triển kinh tế xã hội cần gắn liền với công tác quy hoạch phòng chống lũ lụt
thì sự phát triển đó mới bền vừng và có hiệu quả.
1.2. Một số nghiên cứu dự báo lũ trên thế giới
Trên thế giới việc nghiên cứu, áp dụng các mô hình thủy văn, thủy lực cho các
mục đích trên đã được sử dụng khá phổ biến; nhiều mô hình đã được xây dựng và áp
dụng cho dự báo hồ chứa, dự báo lũ cho hệ thống sông, cho công tác qui hoạch phòng
lũ. Một số mô hình đã được ứng dụng thực tế trong công tác mô phỏng và dự báo dòng
chảy cho các lưu vực sông có thể được liệt kê ra như sau:
Viện Thủy lực Đan Mạch (Danish Hydraulics Institute, DHI) xây dựng phần
mềm dự báo lũ bao gồm: Mô hình NAM tính toán và dự báo dòng chảy từ mưa; Mô
hình Mike 11 tính toán thủy lực, dự báo dòng chảy trong sông và cảnh báo ngập lụt.
Phần mềm này đã được áp dụng rất rộng rãi và rất thành công ở nhiều nước trên thế
giới. Trong khu vực Châu Á, mô hình đã được áp dụng để dự báo lũ lưu vực sông
Mun-Chi và Songkla ở Thái Lan, lưu vực sông ở Bangladesh, và Indonesia. Hiện nay, 5
công ty tư vấn CTI của Nhật Bản đã mua bản quyền của mô hình, thực hiện những cải
tiến để mô hình có thể phù hợp với điều kiện thuỷ văn của Nhật Bản.
Wallingford kết hợp với Hacrow đã xây dựng phần mềm iSIS cho tính toán dự
báo lũ và ngập lụt. Phần mềm bao gồm các môđun: Mô hình đường đơn vị tính toán và
dự báo dòng chảy từ mưa; mô hình iSIS tính toán thủy lực, dự báo dòng chảy trong
sông và cảnh báo ngập lụt. Phần mềm này đã được áp dụng khá rộng rãi ở nhiều nước
trên thế giới, đã được áp dụng cho sông Mê Kông trong chương trình Sử dụng Nước
do ủy hội Mê Kông Quốc tế chủ trì thực hiện. ở Việt Nam, mô hình iSIS được sử dụng

kết hợp sử dụng với phần mềm FloodWatch để kết xuất ra mực nước dự báo và các
cảnh báo tại các điểm xác định. Kết quả cho thấy rằng, số liệu đầu vào quyết định độ
lớn của thời gian dự kiến. Kết quả sẽ chính xác hơn nếu thời gian dự kiến ngắn và
ngược lại. Trong nghiên cứu này cũng đã sử dụng chức năng cập nhật mực nước và
lưu lượng tính toán theo mực nước và lưu lượng thực đo tại các vị trí biên đầu vào.
1.3. Một số nghiên cứu dự báo lũ ở Việt Nam
Một số mô hình thủy lực đã được áp dụng có hiệu quả để diễn toán dòng chảy
trong hệ thống sông và vùng ngập lụt ở nước ta. Mô hình SOGREAH đã được áp dụng
thành công trong công tác khai thác, tính toán dòng chảy tràn trong hệ thống kênh rạch
và các ô trũng; Mô hình MASTER MODEL ứng dụng trong nghiên cứu qui hoạch cho
vùng hạ lưu sông Cửu Long vào năm 1988; Mô hình MEKSAL được xây dựng vào
năm 1974 để tính toán sự phân bố dòng chảy mùa cạn và xâm nhập mặn trong vùng hạ
lưu các sông; Mô hình VRSAP đã được áp dụng cho việc tính toán dòng chảy lũ và
dòng chảy mùa cạn cho vùng đồng bằng; Mô hình SAL và mô hình KOD đã có những
đóng góp đáng kể trong việc tính toán lũ và xâm nhập mặn đồng bằng cửa sông; Mô
hình DHM đã được áp dụng thành công trong tính toán nguy cơ ngập lụt hạ lưu lưu
vực Thu Bồn - Vũ Gia, và nghiên cứu thủy lực hạ lưu sông Hồng trong trường hợp giả
sử vỡ đập Hoà Bình, Sơn La v.v.
Đối với lưu vực sông Hồng-Thái Bình đã có một số nghiên cứu dự báo lũ tiêu
biểu như:
- Đề tài "Nghiên cứu xây dựng công cụ tính toán và dự báo dòng chảy lũ thượng
lưu hệ thống sông Hồng" (Lê Bắc Huỳnh, TT DBKTTVTƯ) 7
Hình 1. 1. Sơ đồ lưới trạm dự báo thượng lưu sông Hồng
(Nguồn:TTQGDBKTTVTW)
Thành quả: Đã xây dựng được hệ thống dự báo thủy văn cho các lưu vực sông
Đà, Thao, Lô, vận hành hồ chứa Hoà Bình và diễn toán lũ về hạ lưu đến trạm Sơn Tây,
Hà Nội. Đề tài đã tạo dựng được nền tảng cho việc áp dụng mô hình thủy văn để dự

Đại học Thuỷ lợi, Viện Quy hoạch Thủy lợi).
Thành quả: Đề tài đã giải quyết được phần thủy lực hạ lưu của hệ thống sông
Hồng - Thái Bình. Xét đến trường hợp vận hành hồ Hoà Bình, Thác Bà, phân lũ sông
Đáy và chậm lũ Tam Thanh, Lương Phú, Lương Phú - Quảng Oai. Đã có tiến hành dự
báo thử nghiệm tại Viện Khí tượng Thủy văn, Trường Đại học Thuỷ lợi, Viện Quy
hoạch Thủy lợi, tuy nhiên kết quả chưa được đánh giá.
Cần nghiên cứu tiếp: (1) Mục tiêu của các đề tài chú trọng vào tính toán mô
phỏng lũ để áp dụng cho quy hoạch phòng chống lũ, không chú trọng đến dự báo lũ;
(2) Vì đây là mô hình thủy lực không cập nhật được sai số do sự thay đổi địa hình,
thay đổi độ nhám lòng sông, cho nên kết quả chưa thể hịên được khả năng dự báo; (3)
Không gắn kết với các mô hình thủy văn phía thượng lưu để trở thành một công nghệ
dự báo cho toàn hệ thống sông Hồng-Thái Bình. 9
Hình
sơ đồ tính toán thuỷ lực
Hệ thống sông Hồng - Thái bình
trong trờng hợp Sử dụng hệ thống khu phân chậm lũ
244
2
3
5
6
7
20
18
245
246
247

Ba Lạt
87
Nh Tân
362
Vân Cốc
259
411
260
261
265
266
267
269
270
271
272
273
274
397
396
394
395
412
413
414
415
416
378
376
408 409 410407

426
450
466
470
488
491
498
499
504
506
507
612
613
615
679
680
84
85
86
49
53
52
50
64
65
67
69
72
73
75

602
605
604
478
479
230
503
Thái Bình
508
603
Văn úc
624
Trung Hà
Cống
Chuốc
Kênh Bến Mắm
Đập Đ áy
304
305
306
307
308
303
310
311
312
309
318
355
361

sông Hồng
sông Hồng
sông Đuống
sông Cà Lồ
sông Cầu
sông Lục Nam
sông Thơng
sông Kinh Thày
sông Lai Vu
sông Gùa
sông Mía
sông Mới
513
514
515
sông Luộc
sông Hoá
sông Thái Bình
sông Hồng sông Hồng
sông Ninh Cơ
sông Đáy
sông Đào
sông Tích
sông Hoàng Long
sông Đáy
Hng Thi
370
Sơn Tây
Vụ Quang
Bến Mắm

Tràn đê bối
thợng lu
Mai Lĩnh
Khu
Chơng Mỹ - Mỹ Đức
Chí Thuỷ
364
365
366
367
368
369
54
425424
sông Cầu
427 429428
516 517 520 522
625
626
379 380
381 382 383 384
25
sông Trà Lý
sông Văn úc
hồ Hoà Bình
88
tràn
Phú
Cờng
tràn

khu
Lơng Phú +
Quảng Oai
698
752
23
24
22
26
171
252
253
254
146
137
138 139
256
255
145
161
257
263
751
765
764
756
757
28
718
755

397
410
404
405
406
413
412
411
289
406
337
371
372
373
364
422
365
366
367
368
369
370
423
424
425
426
427
417
416
415

Cầu N inh Bình
394 386
356
395
241
396
358 363
242241
83
238
80
80
239
240
83 86
450
43
48
47
48
51
Hà Nội
247
248
249
250
251
74
203 204
223

689
688
691690
695
505
449
671
672
418
677
417
465
202201
Cầu Đ áp Cầu
477
480
140
137
Thợng Cát Bến Hồ
678
461
Cầu Bắc Giang
442
594
595
Cầu Lai V u
596
597
Cầu
353


10
- Đề tài "Đánh giá các hình thế thời tiết sinh lũ lớn phục vụ dự báo và cảnh báo
trước khả năng có lũ lớn, lũ cực hạn trên hệ thống sông Hồng - Thái Bình"
(Nguyễn Ngọc Thục, TT DBKTTVTƯ)
Thành quả: Đề tài đã xây dựng công nghệ dự báo sớm lũ lớn; bước đầu sử dụng
thông tin vệ tinh địa tĩnh xác định trường mưa trên lưu vực sông Hồng-Thái Bình phục
vụ dự báo lũ trên hệ thống sông Hồng-Thái Bình; ứng dụng các thông tin Sinốp trong
dự báo định lượng mưa và dự báo dòng chảy lũ thượng nguồn sông Hồng-Thái Bình.
Đề tài đã có đóng góp lớn trong dự báo KTTV, đã đúc kết những kinh nghiệm tích lũy
được trong công tác dự báo để thành một qui trình dự báo tương đối hoàn chỉnh. Kết
quả của đề tài có thể áp dụng để tính toán cảnh báo mưa lớn áp dụng cho công nghệ dự
báo lũ lớn hệ thống sông Hồng-Thái Bình.
- Đề tài cấp Nhà nước “Nghiên cứu công nghệ tính toán kiểm soát lũ đồng bằng
Bắc Bộ” (Viện Khoa học Thủy lợi)
Đề tài này đang được thực hiện với các nội dung và đặc điểm sau: Xây dựng sơ
đồ bố trí mạng lới thu thập thông tin, truyền tin phục vụ kiểm soát lũ; Xây dựng công
nghệ truyền tin từ các điểm đo về trung tâm tính toán dự báo, giải mã, tính toán dự báo
cho các trạm thượng nguồn; Tính toán thủy lực hạ lưu sông Hồng - Thái Bình.
- Đề tài cấp Bộ “Xây dựng công nghệ tính toán dự báo lũ lớn hệ thống sông
Hồng – Thái Bình” do PGS. TS. Trần Thục (Viện Khoa học Khí tượng Thủy
văn và Môi trường) làm chủ nhiệm.
Đề tài bước đầu đã xây dựng công nghệ hoàn chỉnh cho tính toán dự báo lũ tác
nghiệp cho toàn hệ thống sông Hồng - Thái Bình. Mô hình MIKE 11 được nghiên cứu
áp dụng để tính toán dự báo lũ lớn cho hệ thống sông Hồng-Thái Bình với 25 sông
chính và chia thành 52 nhánh sông bao gồm 792 mặt cắt.
Một số tồn tại khi ứng dụng các kết quả của đề tài trong dự báo lũ trên hệ thống
sông Hồng – Thái Bình:
• Hiện tại trên hệ thống sông Hồng – Thái Bình đã có thêm một số hồ chứa đi vào
hoạt động như hồ Tuyên Quang (2007) và hồ chứa Sơn La (2011), sơ đồ mô

trường hợp khẩn cấp.
12
1.4. Cơ sở lý thuyết của mô hình
Mô hình MIKE 11 với những mô đun riêng biệt trong đó có mô đun dự báo với
chức năng hiệu chỉnh số liệu dự báo, cập nhật sai số. Mô hình MIKE cũng có các ứng
dụng vận hành hồ chứa, điều khiển công trình, kiểm soát lũ và mô hình thuỷ văn
(NAM). Mô đun thủy động lực học (HD) là mô đun trung tâm của bộ mô hình Mike
11. Mô đun này được dùng kết hợp với các mô đun khác như FF (Flood Forecasting),
AD (Advection-Dispersion), WQ (Water Quality) và ST (Sediment Transport) để phục
vụ cho bài toán dự báo lũ và vận hành hồ chứa, mô phỏng lan truyền chất ô nhiễm,
chất lượng nước và vận chuyển bùn cát.
Mô hình MIKE – NAM là mô hình cải tiến của mô hình Nielsen – Hánen, được
công bố trong tạp chí “ Nordic Hydrology” năm 1973 và sau này được viện thủy lực
Đan Mạch phát triển và đổi thành NAM.
Cấu trúc của mô hình :

Hình 1. 3. Cấu trúc mô hình MIKE

1.4.1. Mô hình MIKE NAM
Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE – NAM
Là mô hình thủy văn mô phỏng quá trình mưa dòng chảy trên bề mặt lưu vực
với 4 bể chứa được mô phỏng và sử dụng phương trình cân bằng nước để giải bài toán.
Mô hình NAM là một mô hình nhận thức, tất định, thông số tập trung. 13
Mô hình mô phỏng một cánh liên tục quá trình mưa dòng chảy thông qua việc

chứa.
+ Bể chứa nước ngầm tầng trên.
+ Bể chứa nước ngầm tầng dưới.
Mưa hoặc tuyết tan đều đi vào bể chứa mặt. Lượng nước (U) trong bể chứa mặt
liên tục cung cấp cho bốc hơi và thấm ngang thành dòng chảy sát mặt. Khi U đạt đến
Umax, lượng nước thừa là dòng chảy tràn trực tiếp ra sông và một phần còn lại sẽ
thấm xuống các bể chứa tầng dưới và bể chứa ngầm.
Nước trong bể chứa tầng dưới liên tục cung cấp cho bốc thoát hơi và thấm
xuống bể chứa ngầm. Lượng cấp nước ngầm được phân chia thành hai bể chứa: tầng
trên và tầng dưới, hoạt động như các hồ chứa tuyến tính với các hằng số thời gian khác
nhau. Hai bể chứa này liên tục chảy ra sông tạo thành dòng chảy cơ bản.
Dòng chảy tràn và dòng chảy sát mặt được diễn toán qua một hồ chứa tuyến
tính thứ nhất, sau đó các thành phần dòng chảy được cộng lại và diễn toán qua hồ chứa
tuyến tính thứ hai. Cuối cùng cũng thu được dòng chảy tổng cộng tại cửa ra.

Hình 1. 4. Cấu trúc mô hình NAM. 15
Các thông số cơ bản của mô hình NAM
Mô hình có các thông số cơ bản sau:
CQOF: Hệ số dòng chảy tràn không có thứ nguyên, có phạm vi biến đổi từ 0.0
đến 0.9. Nó phản ánh điều kiện thấm và cấp nước ngầm. Vì vậy nó ảnh hưởng nhiều
đến tổng lượng dòng chảy và đoạn cuối của đường rút. Thông số này rất quan trọng vì
nó quyết định phần nước dư thừa để tạo thành dòng chảy tràn và lượng nước thấm.
Các lưu vực có địa hình bằng phẳng, cấu tạo bởi cát thô thì giá trị CQOF tương đối
nhỏ, ở những lưu vực mà tính thấm nước của thổ nhưỡng kém như sét, đá tảng thì giá
trị của nó sẽ rất lớn.
CQIF: Hệ số dòng chảy sát mặt, có thứ nguyên là thời gian (giờ)-1. Nó chính là
phần của lượng nước trong bể chứa mặt (U) chảy sinh ra dòng chảy sát mặt trong một