Nghiên cứu ứng dụng mô hình SWAT và thuật toán SUFI-2 xác định tham số mô hình và mô phỏng dòng chảy ngoài lãnh thổ vào Việt Nam trên sông Đà sử dụng các nguồn dữ liệu mở toàn cầu

Nghiên cứu đã tiến hành thu thập, biên tập cơ sở dữ liệu bao gồm: Địa hình, sử dụng đất, thổ nhưỡng và dữ liệu thời tiết theo định dạng chuẩn của SWAT trên nền ArcGIS. Tiếp theo, sử dụng ArcSwat chạy trên nền ArcGIS thực hiện quá trình phân chia lưu vực thành các tiểu lưu vực. Các thông số của mô hình được hiệu chỉnh thông qua phần mềm SWAT-CUP với thuật toán SUFI-2.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ứng dụng mô hình SWAT và thuật toán SUFI-2 xác định tham số mô hình và mô phỏng dòng chảy ngoài lãnh thổ vào Việt Nam trên sông Đà sử dụng các nguồn dữ liệu mở toàn cầu Tuyển tập Báo cáo khoa học Hội thảo “Ứng dụng khoa học công nghệ trong quản lý tài nguyên nước” Doi: 10.15625/vap.2021.0113 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SWAT VÀ THUẬT TOÁN SUFI-2 XÁC ĐỊNH THAM SỐ MÔ HÌNH VÀ MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY NGOÀI LÃNH THỔ VÀO VIỆT NAM TRÊN SÔNG ĐÀ SỬ DỤNG CÁC NGUỒN DỮ LIỆU MỞ TOÀN CẦU Nguyễn Anh Đức, Trần Bảo Chung, Hoàng Thị An, Trần Anh Phương Viện Khoa học tài nguyên nước - Bộ Tài nguyên và Môi trường Tóm tắt Để quản lý, đánh giá và mô phỏng lưu lượng dòng chảy thì việc nghiên cứu tài nguyên nước ở quy mô lưu vực là phương pháp tiếp cận phù hợp và tối ưu. Nghiên cứu này được thực hiện mô phỏng dòng chảy trên lưu vực Sông Đà bắt nguồn từ vùng Ngụy Sơn, tỉnh Vân Nam Trung Quốc, vào Việt Nam, bằng Công cụ đánh giá đất và nước (Soil and Water Assessment Tool - SWAT) tích hợp với công nghệ GIS, qua đó tìm hiểu quá trình diễn ra thủy văn trên lưu vực. Nghiên cứu đã tiến hành thu thập, biên tập cơ sở dữ liệu bao gồm: địa hình, sử dụng đất, thổ nhưỡng và dữ liệu thời tiết theo định dạng chuẩn của SWAT trên nền ArcGIS. Tiếp theo, sử dụng ArcSwat chạy trên nền ArcGIS thực hiện quá trình phân chia lưu vực thành các tiểu lưu vực. Các thông số của mô hình được hiệu chỉnh thông qua phần mềm SWAT-CUP với thuật toán SUFI-2. Thời gian hiệu chỉnh được chọn từ năm 1993 đến 1998, thời gian kiểm định 1999 đến 2004. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình với hệ số xác định R2: 0,59 và 0,65, chỉ số Nash-Sutcliffe 0,55 và 0,65 tại trạm Mường Tè. Kết quả này cho thấy nếu mô hình SWAT được hiệu chỉnh tốt sẽ hỗ trợ cho việc đánh giá lưu lượng nước trên lưu vực. Từ khóa: Mô hình mưa - dòng chảy, SWAT, SUFI-2, SWAT-CUP, ngoài lãnh thổ, mưa vệ tinh CFSR. 1. Giới thiệu Sông Đà là chi lưu lớn nhất của Sông Hồng, bắt nguồn từ dãy Ngụy Sơn thuộc tỉnh Vân Nam Trung Quốc chảy vào Việt Nam theo hướng Tây Bắc - Đông Nam. Sông Đà có diện tích lưu vực 52.900 km2 trong đó phần thượng lưu sông (chiếm 49,4 % diện tích lưu vực) thuộc lãnh thổ Trung Quốc và VIỆN KHOA HỌC TÀI NGUYÊN NƯỚC 51 Tuyển tập Báo cáo khoa học Hội thảo “Ứng dụng khoa học công nghệ trong quản lý tài nguyên nước” phần trung và hạ lưu sông (chiếm 50,6 %) thuộc lãnh thổ Việt Nam. Với tiềm năng thuỷ điện lớn và nguồn nước dồi dào, Sông Đà đóng vai trò quan trọng đối với an ninh nguồn nước và năng lượng của Việt Nam nói chung và các địa phương trên lưu vực Sông Hồng nói riêng. Đồng thời, do độ dốc lòng sông lớn, lượng nước tập trung chủ yếu vào mùa lũ, việc dự báo và kiểm soát lũ trên lưu vực Sông Đà là nhiệm vụ hết sức quan trọng góp phần bảo vệ an toàn cho Hà Nội và các tỉnh hạ lưu Sông Hồng. Vì vậy, việc quản lý tài nguyên nước hiệu quả trên toàn lưu vực Sông Đà đảm bảo đồng thời các nhiệm vụ cấp nước, phát điện và phòng lũ là một yêu cầu cấp thiết. Tuy nhiên, công tác này hiện gặp rất nhiều khó khăn do thiếu các thông tin dự báo, cảnh báo nguồn nước từ phần lưu vực ngoài lãnh thổ vào Việt Nam. Do đó, việc xây dựng mô hình mô phỏng dòng chảy trên lãnh thổ Trung Quốc vào Việt Nam là nhiệm vụ cần thiết và quan trọng. Một trong những khó khăn lớn nhất trong việc mô phỏng dòng chảy ngoài lãnh thổ trên các lưu vực sông xuyên biên giới là thiếu các thông tin khí tượng đầu vào. Để giải quyết vấn đề này các nghiên cứu thường sử dụng các nguồn số liệu toàn cầu hoặc khu vực. Chẳng hạn, số liệu mưa vệ tinh toàn cầu của nhiệm vụ đo mưa vùng nhiệt đới TRMM (https://gpm.nasa.gov/missions/trmm) [1], của cơ quan vũ trụ Nhật Bản GSMap (https://sharaku.eorc.jaxa.jp/GSMaP) [2], của cơ quan vũ trụ Mỹ (https://gpm.nasa.gov/missions/GPM) [3], số liệu tái phân tích CFSR (https://globalweather.tamu.edu) [4] hoặc số liệu mưa khu vực như CMADS (http://www.cmads.org/) [5] cho khu vực Đông Á, số liệu khí tượng cho bán đảo Tây Ban Nha (https://swat.tamu.edu/data/spain) [6]. Các nguồn số liệu mở này đã giúp cho việc mô phỏng, tính toán dòng chảy trên các lưu vực sông không có số liệu khí tượng đầu vào trở nên khả thi và đã được sử dụng trong nhiều nghiên cứu trên thế giới. Tuy nhiên, việc nghiên cứu ứng dụng các nguồn số liệu toàn cầu hoặc khu vực này ở Việt Nam còn tương đối hạn chế. Vì vậy việc nghiên cứu, đánh giá khả năng sử dụng các nguồn số liệu này làm đầu vào cho mô hình thuỷ văn là một vấn đề cấp bách. Trong số các mô hình mô phỏng quá trình mưa - dòng chảy trên lưu vực, mô hình SWAT là một trong những mô hình được sử dụng rộng rãi trong và ngoài nước do đây là mô hình có khả năng mô phỏng tương đối đầy đủ các quá trình thuỷ văn trên lưu vực với yêu cầu số liệu không quá phức tạp, có thể đáp ứng được trong điều kiện số liệu hiện nay. 52 ...