Nghiên cứu ứng dụng phương pháp đánh số lưu vực vào mô hình thủy văn

Trong bài báo này, hệ thống đánh số lưu vực Pfafstetter sẽ được trình bày, các kết quả nghiên cứu đã được triển khai áp dụng cho các lưu vực thuộc 6 hồ chứa lớn trên hệ thống sông Hồng, baogồm các lưu vực hồ Lai Châu, Sơn La, Bản Chát, Hòa Bình, Tuyên Quang và Thác Bà.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ứng dụng phương pháp đánh số lưu vực vào mô hình thủy vănNGHIÊN CỨU & TRAO ĐỔINGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH SỐLƯU VỰC VÀO MÔ HÌNH THỦY VĂNBùi Đình Lập - Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn Trung ươngầu hết các mô hình toán thủy văn khi triển khai ứng dụng đều đòi hỏi phải chia nhỏlưu vực lớn thành các tiểu lưu vực nhỏ hơn, trước khi có thể thực hiện được các môphỏng thủy văn, nhằm giảm thiểu tác động theo không gian của các yếu tố đầu vàonhư thành phần đất, thành phần thảm phủ và sự biến động của phân bố mưa theo không gian. Việcnghiên cứu để tìm phương pháp và xây dựng được một công cụ có khả năng hệ thống hóa tự độngphân chia các tiểu lưu vực và mạng lưới sông dựa trên nền tảng số liệu DEM ngày càng trở nên cầnthiết. Trong bài báo này, hệ thống đánh số lưu vực Pfafstetter sẽ được trình bày, các kết quả nghiêncứu đã được triển khai áp dụng cho các lưu vực thuộc 6 hồ chứa lớn trên hệ thống sông Hồng, baogồm các lưu vực hồ Lai Châu, Sơn La, Bản Chát, Hòa Bình, Tuyên Quang và Thác Bà.Từ khóa: Đánh số lưu vực, GIS, hệ thống sông Hồng, Pfafstetter.H1. Mở đầuHiện nay, trên thế giới các nước tiên tiến nhưAnh, Mỹ, Pháp, Thụy Điển và Nhật Bản đềuđang ứng dụng các mô hình thủy văn thông sốphân bố để tính toán, dự báo dòng chảy lũ trênlưu vực phục vụ công tác phòng chống thiên tai,đặc biệt là trong công tác theo dõi và cảnh báonguy cơ lũ quét có thể xảy ra trên các sông suốinhỏ. Ở Việt Nam, trước sự phát triển mạnh mẽcủa công nghệ thông tin và hệ thống thông tinđịa lý GIS, các mô hình thủy văn thông số phânbố cũng ngày càng được nghiên cứu và triển khaiứng dụng nhiều trong thực tế. Các mô hình tiêubiểu đang được triển khai ứng dụng ở Việt Namcó thể kể đến như mô hình MARINE (Pháp),HBV (Thụy Điển), WetSpa (Bỉ), Dimosop (Ý)và WEBDHM (Nhật Bản).Trong quá trình triển khai ứng dụng mô hình,để giảm thiểu tác động theo không gian của cácyếu tố đầu vào như thành phần đất, thành phầnthảm phủ và sự biến động của phân bố mưa theokhông gian..., hầu hết các mô hình toán thủy vănhiện đại hiện nay, đều đòi hỏi phải chia nhỏ lưuvực lớn thành các tiểu lưu vực nhỏ hơn, trướckhi có thể thực hiện được các mô phỏng thủyvăn. Nhưng cách thức phân chia lưu vực như thếnào và chia thành bao nhiêu tiểu lưu vực thì hợplý vẫn còn là những câu hỏi khó và là vấn đề còngặp nhiều khó khăn khi ứng dụng trong thực tế.Nếu công tác phân chia lưu vực không hợp lý sẽ46TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂNSố tháng 05 - 2016dẫn đến những khó khăn trong công tác hiệuchỉnh tham số mô hình và quá trình gom nướcdiễn toán lũ trong sông, từ đó kéo theo chấtlượng mô phỏng lũ trên lưu vực cũng bị suygiảm.Việc nghiên cứu, xây dựng được một hệthống phân chia và đánh số các tiểu lưu vực đảmbảo được tính đơn nhất, đơn giản. Có quy luật rõràng để có thể xác định được trình tự tích lũydòng chảy trên các tiểu lưu vực, giảm thiểu đượctác động của các yếu tố đầu vào theo không gianlà nội dung công việc rất cần thiết. Trong nghiêncứu này, hệ thống đánh số lưu vực Pfafstetter sẽđược nghiên cứu ứng dụng, các kết quả nghiêncứu đã được triển khai áp dụng cho các lưu vựcthuộc 6 hồ chứa lớn trên hệ thống sông Hồng,bao gồm các lưu vực hồ Lai Châu, Sơn La, BảnChát, Hòa Bình, Tuyên Quang và Thác Bà trongkhuôn khổ đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu xây dựngcông nghệ dự báo lũ đến các hồ chứa lớn trên hệthống sông Hồng”.2. Khái quát về phương pháp đánh số lưuvực PfafstetterTheo Verdin (1996), khái niệm về hệ thốngđánh số lưu vực được trình bày lần đầu tiên bởikỹ sư người Brazil, Otto Pfafstetter. Theo đó hệthống đánh số lưu vực Pfafstetter được thực hiệndựa trên cơ sở mạng sông tự nhiên, và tuân theoquy luật sau.NGHIÊN CỨU & TRAO ĐỔIHình 1. Mô tả quy luật đánh số lưu vực theo phương pháp Pfafstetteri. Xác định lưu vực sông chính và các sôngnhánh cấp 1.ii. Đánh số sông nhánh, dọc theo sông chínhtừ cửa ra đến thượng lưu sông chọn ra 4 sôngnhánh lớn nhất và đánh số theo thứ tự 2, 4, 6, 8.iii. Đánh số lưu vực đổ trực tiếp vào sôngchính theo thứ tự 1, 3, 5, 7 và 9. Lưu vực số 1 làdiện tích được giới hạn từ outlet của sông chínhđến outlet của sông nhánh số 2, lưu vực số 3 làdiện tích được giới hạn từ outlet sông nhanh số2 và outlet sông nhánh số 4, tương tự cho lưu vựcsố 5 và số 7, lưu vực số 9 luôn là diện tích lưuvực đầu nguồn của các sông.Như vậy 9 tiểu lưu vực sẽ được tạo ra và đượcđánh số từ 1 đến 9 theo phương pháp Pfafstettercho lần phân chia thứ nhất mức 1 (Hình 1.a).Một tiểu lưu vực đạt được ở mức 1, có thể tiếptục được chia nhỏ bằng cách lặp lại việc áp dụngcác quy tắc tương tự ở mức 1. Trên hình 1.a lưuvực số 2 thuộc mức 1 lại được chia nhỏ thành 4nhánh sông lớn được đánh số theo thứ tự 22, 24,26, 28 và 5 lưu vực nhập lưu khu giữa được đánhsố 21, 23, 25, 27 và 29, kết quả việc phân chia lưuvực số 2 xem hình 1(b), mức 2. Kết quả số lượngtiểu lưu vực sau khi được phân chia ở cấp độ 2 là17 lưu vực bao gồm 8 lưu vực ...