TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựnhiênvàCôngnghệ26,Số3S(2010)397‐404
397
_______
Giới thiệu công nghệ dự báo lũ hệ thống sông Bến Hải
và Thạch Hãn sử dụng mô hình MIKE 11
Vũ Đức Long
1,
*, Trần Ngọc Anh
2
, Hoàng Thái Bình
3
, Đặng Đình Khá
2
1
Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương, Trung tâm KTTV Quốc gia,
Bộ Tài nguyên và Môi trường
2
Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN,
334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam
3
Viện Địa lý, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Nhận ngày 11 tháng 8 năm 2010
Tóm tắt. Bài báo giới thiệu một công nghệ dự báo lũ cho hạ lưu hệ thống sông Bến Hải, Thạch
Hãn sử dụng mô hình MIKE 11 với các mô đun thủy lực mạng sông (HD), mưa-dòng chảy (RR-
NAM) và đồng hóa số liệu (DA). Hệ thống đã được kiểm định với số liệu mùa lũ các năm 2005 và
2007 đạt kết quả tốt. Một phần mềm dự báo đã được xây dựng và s
ẽ được chuyển giao cho địa
phương (Ban chỉ huy Phòng chống lụt bão và Tìm kiếm cứu nạn tỉnh Quảng Trị) phục vụ công tác
dự báo, cảnh báo và ứng phó khẩn cấp với lũ lụt. Kết quả dự báo lũ dựa trên tính toán từ các số
liệu mưa dự báo và có khả năng kết nối trực tiếp với cơ sở dữ liệu on-line của Trung tâm Khí
tượng Thủ

MIKE 11, MARINE, HEC để dự báo lũ, lụt.
Các hệ thống sông ở khu vực miền Trung
nói chung, tỉnh Quảng Trị nói riêng đều có đặc
trưng chung là sông ngắn, dốc, thời gian truyền
lũ ngắn. Vì vậy, các mô hình đơn giản có khả
V.Đ.Longvànnk./TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựnhiênvàCôngnghệ26,Số3S(2010)397‐404
398
năng tính toán nhanh như mưa rào – dòng chảy,
diễn toán Muskingum thường được ưu tiên lựa
chọn trong công tác tác nghiệp dự báo trước
đây. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển mạnh mẽ
về công nghệ thông tin hiện nay, các máy vi
tính thế hệ mới ra đời với tốc độ tính toán cao,
có khả năng xử lý khối lượng tính toán lớn
trong khoảng thời gian ngắn. Vì vậy, các mô
hình thủy văn thông số phân bố, mô hình thủy
lực có cơ
sở toán học chặt chẽ, chính xác hơn
đang dần chiếm ưu thế. [1-3]
Bài báo này giới thiệu một công nghệ dự
báo lũ cho hạ lưu hệ thống sông Bến Hải và
Thạch Hãn sử dụng mô hình MIKE 11. Các
bước hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thực
hiện với số liệu các trận lũ năm 1999, 2004 và
2005 đạt kết quả khá tốt. Kết quả dự báo lũ dựa
trên tính toán từ các số liệu mưa dự báo. Phần
mềm dự báo được xây dựng cho phép kết nối
trực tiếp với cơ sở dữ liệu của TT KTTVQG để
truy cập các tài liệu thực đo về mực nước, lưu
lượng của toàn bộ các trạm thủy văn trong khu

i 10 trạm đo mưa và 7 trạm đo
mực nước (hình 1), trong đó có 3 trạm khí
tượng và 4 trạm thủy văn thuộc hệ thống quan
trắc của TT KTTVQG, số còn lại là các trạm
dùng riêng do BCH PCLB&TKCN thiết lập,
hoạt động trong 4 tháng mùa lũ. Mặc dầu vậy,
các tài liệu đo mực nước của các trạm dùng
riêng chưa được dẫn về mốc cao độ thống nhất,
vì thế dự báo lũ trong t
ỉnh chỉ dựa vào các
phương pháp thống kê và quan hệ mực nước
tương ứng, do vậy thời gian dự báo ngắn, chưa
đáp ứng được với công tác ứng phó với lũ lụt
trên địa bàn tỉnh.

Hình 1. Sơ đồ các trạm đo khí tượng thủy văn trên
hệ thống các sông Bến Hải và Thạch Hãn.
3. Giới thiệu mô hình MIKE 11
Bộ mô hình MIKE 11 bao gồm nhiều mô
đun đảm nhận các công việc khác nhau: Mô
đun RR (còn gọi là mô hình NAM) đây là mô

V.Đ.Longvànnk./TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựnhiênvàCôngnghệ26,Số3S(2010)397‐404
399
hình thủy văn dùng để tính toán mưa dòng chảy
trên lưu vực, với số liêu đầu vào là mưa, bốc
hơi, nhiệt độ kết quả đầu ra là lưu lượng nước
tại các điểm khống chế của lưu vực và gia nhập
trực tiếp vào mạng lưới sông khi kết hợp với
mô đun HD để tính toán thủy lực một chiều

biên gia nhập khu giữa của mô hình thủy lực
được tính toán từ số liệu mưa sử dụng mô hình
NAM .
4.2. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
Để
có thể đưa mô hình vào phục vụ công
tác dự báo ta cần tiến hành các bước hiệu chỉnh
và kiểm định bộ thông số của mô hình và dự
báo với các trận lũ trong lịch sử. Do biên đầu
vào của mô hình được tính từ mưa bằng mô
hình NAM do vậy trước hết cần hiệu chỉnh và
kiểm định mô hình NAM
- Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình NAM
Với 10 trạm thủy văn được đặt trên hệ

thống các sông nhưng chỉ có trạm Gia Vòng
nằm trên sông Bến Hải là có đo lưu lượng. Do
vậy số liệu lưu lượng tại đây được dùng để hiệu
chỉnh và kiểm định với mô hình NAM và các
trận lũ được chọn là: Trận lũ từ ngày 1 đến
ngày 17/11/1999 dùng để hiệu chỉnh và trận lũ
từ ngày 5 đến ngày 15/10/2005 dùng để kiểm
định mô hình. Kết quả hiệu chỉnh và kiể
m định
được thể hiện trên hình 3 và 4. Kết quả đánh
giá bằng chỉ tiêu Nash lần lượt là 95% và 93%
đạt loại tốt, đảm bảo cho công tác dự báo dòng
chảy từ mưa.
- Hiệu chỉnh và kiểm định mạng thủy lực
Sau khi thu được bộ thông số NAM đáng


Hình 9. Dự báo thử nghiệm tại Hiền Lương
từ 20/8-30/11/2007.

V.Đ.Longvànnk./TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựnhiênvàCôngnghệ26,Số3S(2010)397‐404
401

Hình 10. Dự báo thử nghiệm tại Đông Hà
từ 20/8-30/11/2005.

Hình 11. Dự báo thử nghiệm tại Thạch Hãn
từ 20/8-30/11/2005.

Hình 12. Dự báo thử nghiệm tại Hiền Lương
từ 20/8-30/11/2005.
Bảng 1. Đánh giá chất lượng dự báo đỉnh lũ
Chất lượng dự báo đỉnh lũ
Trạm
Sai
số
cho
phép
(cm)
Năm 2005
(%)
Năm 2007
(%)
Hiền Lương 39 100 100
Đông Hà 35 50 60
Thạch Hãn 35 66 60

thống các sông Bến Hải và Thạch Hãn với các
bài toán tác nghiệp khác nhau, một chương
trình phần mềm được xây dựng tích hợp các mô
đun cơ sở dữ liệu quá khứ và hiện tại, các mô
đun chuẩn bị số liệu, chuyển đổi các định dạng,
kết xuất số
liệu, các mô đun xử lý số liệu mưa
dự báo, kết nối các mô đun mô phỏng, dự báo,
đồng hoá số liệu và mô đun in ấn, hiển thị các
kết quả đầu ra ở dạng bản tin, bảng biểu, đồ thị.
Chương trình này cho phép tiến hành dự báo lũ
cho hệ thống các sông Bến Hải và Thạch Hãn
sử dụng số liệu điện báo khí tượng thủy văn
hàng ngày cùng v
ới các kết quả dự báo mưa số
trị hoặc từ các nguồn dự báo mưa khác.
V.Đ.Longvànnk./TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựnhiênvàCôngnghệ26,Số3S(2010)397‐404
402
Cơ sở dữ liệu: Việc đảm bảo thu thập thông
tin khí tượng thủy văn trên các hệ thống sông
Bến Hải, Thạch Hãn và Ô Lâu hiện nay được
thực hiện theo các bước sau: Số liệu quan trắc,
đo đạc, được truyền từ trạm đo về Trung tâm
khí tượng thủy văn Tỉnh, từ Trung tâm Tỉnh
truyền về Đài khí tượng thủy văn, từ Đài truyề
n
về Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn Trung
ương. Số liệu Khí tượng Thủy văn phục vụ cho
dự báo thủy văn được lưu trữ dưới rất nhiều
dạng cơ sở dữ liệu khác nhau. Dữ liệu quá khứ
Hình 14. Giao diện của menu số liệu.
- Nhập dữ liệu mưa dự báo: Chức năng này
hiển thị các giá trị mưa trong quá khứ và thời
đoạn mưa tiếp theo. Cập nhập trị số dự báo mưa
bình quân lưu vực thời đoạn 6 giờ cho các lưu
vực bộ phận (hình 15).
- Chuyển đổi cơ sở dữ liệu từ dạng *.mdb;
*.text sang dạng *.dfs0 làm đầu vào cho mô
hình Mike11 (*.dfs0 là dạng cơ sở d
ữ liệu của
bộ mô hình Mike).

V.Đ.Longvànnk./TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựnhiênvàCôngnghệ26,Số3S(2010)397‐404
403

Hình 15. Giao diện menu nhập số liệu mưa.
- Chạy mô hình Mike11.
- Chuyển đổi kết quả tính toán mô phỏng,
dự báo của mô hình Mike theo yêu cầu đầu ra
cửa người sử dụng (hình 16).
- Tự động xuất kết quả ra bản tin.

Hình 16. Giao diện xuất kết quả dự báo.
Khả năng phát triển mô hình:
- Công cụ thông tin trên giao diện cho phép
người sử dụng truy cập được các đặc trưng trạm
khí tượng, thủy văn, số liệu thực đo và dự báo,
đồ thị số liệu thực đo và dự báo của từng trạm.

giới và ở Việt Nam.
Tài liệu tham khảo
[1] Hoàng Thái Bình, Xây dựng bản đồ ngập lụt hạ
lưu hệ thống sông Nhật Lệ (Mỹ Trung - Tám Lu -
Đồng Hới), Luận văn Thạc sỹ khoa học, Trường
V.Đ.Longvànnk./TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựnhiênvàCôngnghệ26,Số3S(2010)397‐404
404
Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia
Hà Nội, 2009.
[2] Đặng Thanh Mai, Nghiên cứu ứng dụng mô hình
Westpa và Hecras mô phỏng, dự báo quá trình
lũ trên hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn, Đề tài
nghiên cứu cấp bộ Trung tâm khí tượng thủy văn
Trung ương, Bộ Tài nguyên và môi trường,
2009.
[3] Vũ Đức Long, Ứng dụng mô hình toán dự báo
quá trình lũ sông Trà Khúc, sông Vệ, Luận văn
Thạc sĩ khoa học, Trường Đại học Bách khoa,
Đại học Đà Nẵng, 2008.
[4] Trần Ngọc Anh, Nguyễn Thọ Sáo, Nguyễn Tiền
Giang, Nguyễn Thị Nga, Đánh giá năng lực tiêu
thoát nước cho khu vực Bắc Thường Tín bằng
mô hình toán thủy văn thủy lực, Tạp chí Khí
tượng Thủy văn, số 11 (2008) 575.
[5]
Trần Ngọc Anh, Nguyễn Tiền Giang và nnk, Dự
tính xâm nhập mặn trên các sông chính tỉnh
Quảng Trị theo các kịch bản phát triển kinh tế xã
hội đến 2020, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN,
Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 25, số 1S

and Storm Control in order to strengthen capacity in forecast and response to flood and inundation.
The software uses predicted rainfall as input and would connect with on-time database from
Hydrological Meteorological Service.