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 TỐN LƯU LƯỢNG BẰNG MƠ HÌNH SWAT
1

Đào Thị Huệ1, Vũ Đức Tùng2
Trường Đại học Thủy lợi, email:
2
Tổng cục Phòng chống thiên tai

1. GIỚI THIỆU CHUNG

Dòng chảy được biết đến là một q trình
tích hợp của các q trình khí quyển và địa
hình [1], đóng vai trị chính trong lĩnh vực
tài ngun nước, mơi trường và thủy văn của
lưu vực sơng [2]. Đó cũng là nền tảng để
giúp các nhà nghiên cứu có thể hiểu được về
vận chuyển trầm tích và xây dựng hệ thống
cảnh báo lũ. Để hiểu được các vấn đề này,
việc ứng dụng các mơ hình thủy văn được
cho là một trong những giải pháp hữu hiệu
nhất. Trong số các mơ hình thủy văn, mơ
hình SWAT đã được áp dụng rộng rãi trong
nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác nhau, nhất là
ứng dụng trong nghiên cứu thủy văn và vận
chuyển trầm tích ở các lưu vực nhỏ và lớn.
Các nghiên cứu [3], [4] vào năm 2011 và
2018 đã mô phỏng việc xả thải và vận
chuyển trầm tích trong lưu vực tại Pháp và

lưu vực sơng Wadi Harraza. Các ứng dụng
tương tự của mơ hình SWAT trong nghiên
cứu dịng chảy và vận chuyển trầm tích được
giới thiệu bởi Abbaspour vào năm 2007 [5]
và Chantha và cộng sự vào năm 2011 [6].
Kết quả từ các nghiên cứu đã chỉ ra rằng
việc sử dụng mơ hình SWAT có thể giúp mơ
phỏng khá chính xác dịng chảy và dịng
trầm tích, phù hợp với dữ liệu quan trắc.
Ngồi ra, mơ hình cũng có hiệu quả trong
mơ phỏng dịng chảy mưa và quá trình thủy
văn. Tuy nhiên ảnh hưởng của số lượng trạm
đo mưa và vị trí các trạm tới kết quả của mơ
hình SWAT chưa được quan tâm. Do đó,
mục tiêu chính của bài báo là áp dụng mơ

hình SWAT cho tồn bộ lưu vực sơng Hồng
(giới hạn bởi đầu nguồn của sông tại Trung
Quốc và trạm Sơn Tây ở Việt Nam) để xác
định dòng chảy lưu vực trong 2 trường hợp
khác nhau về trạm đo mưa để xem xét ảnh
hưởng của số liệu mưa đầu vào trong việc
tính toán lưu lượng trong khu vực.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Trong bài báo này, nhóm tác giả lựa chọn
mơ hình thủy văn SWAT để tính tốn lưu
lượng trên tồn bộ lưu vực sông Hồng. Dữ
liệu đầu vào được thu thập bao gồm: (1) Các
dữ liệu không gian như bản đồ địa hình lưu

vực dưới dạng mơ hình số độ cao DEM
(nguồn: ), bản
đồ thổ nhưỡng (nguồn: FAO), bản đồ sử
dụng đất của lưu vực năm 2007 (nguồn: Bộ
tài nguyên môi trường) và (2) các dữ liệu
thuộc tính bao gồm vị trí địa lý các trạm thủy
văn và số liệu khí tượng (nguồn: Bộ nơng
nghiệp và phát triển nơng thơn).
Mơ hình được thiết lập với một cửa ra tại
trạm Sơn Tây cho tồn bộ lưu vực với thời
lượng tính tốn và hiệu chỉnh trong 7 năm từ
1/1/2003 đến 31/12/2009. Sau đó mơ hình sẽ
được kiểm định, xác thực lại các thơng số
sau khi đã hiệu chỉnh trong khoảng thời gian
tử 1/1/2010 đến 31/12/2013. Các quá trình
hiệu chỉnh và kiểm định được thực hiện tại 4
trạm đo dọc theo các sơng chính của lưu vực
bao gồm trạm Lai Châu, Hịa Bình, Gành
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

Do mục tiêu chính của bài báo là đánh giá
sự ảnh hưởng của vị trí các trạm đo mưa
trong tính tốn lưu lượng nên việc chạy mơ

hình sẽ được thực hiện trong 2 trường hợp:
trường hợp 1 bao gồm 19 trạm đo mưa và
trường hợp 2 bao gồm 61 trạm đo mưa.

Trường hợp 1: Kết quả từ mơ hình đã chỉ
ra rằng dịng chảy đã được mơ phỏng khá
chính xác, đúng theo xu hướng dịng chảy
thực tế và thậm chí cả các khoảng thời gian
xuất hiện lũ (hình 3). Tuy nhiên sự khác biệt
giữa kết quả tính tốn và số liệu thực đo được
thể hiện rất rõ ràng khi tính tốn ở trạm đo
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 tốn lưu lượng ở
Lai Châu.

Hình 1. Vị trí các trạm đo dùng cho
hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình

Hình 4. Lưu lượng tại trạm Lai Châu

Hình 2. Vị trí 19 trạm đo mưa
trong trường hợp

Hình 3. Lưu lượng tại trạm Sơn Tây

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
tốn lưu lượng ở trạm Sơn Tây (hình 6). Điều
khác biệt so với tính tốn trong trường hợp 1
là kết quả mơ phỏng ở trạm Lai Châu (hình 7)
được ghi nhận là rất tốt. Việc có thể xuất hiện
dịng 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 tốn dịng chảy.
Từ đó có thể thấy việc SWAT cho ra kết
quả tính dịng 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
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

CX

KM

MZ

XL
PT

PN
MK
TT NH SH MM
BL
MT NG
MN
LC
TU
TG
MS
MAPD
TC MT
DB
TB TH PY
MC
SM CN
VY
TL
SC
CK
MC
VS

CB
CDBC
TG
DH

PL
DT VH
TD

VY
NB

YC

Hình 5. Vị trí 61 trạm đo mưa
trong trường hợp 2

chuỗi số liệu từ đầu năm 2003 đến cuối năm
2009 và kiểm định lại trong khoảng thời gian
từ năm 2010 đến năm 2014.
Kết quả đã chỉ ra mơ hình đã mơ phỏng tốt
các xu hướng của dịng chảy trong năm mặc
dù có một vài thời điểm, lưu lượng tính tốn
vượt quá so với lưu lượng đo đạc thực tế tại
các trạm. Trong trường hợp giảm số trạm đo
mưa trong đầu vào của mơ hình có thể giúp
mơ phỏng chính xác lưu lượng tại các trạm ở
hạ lưu (trạm Sơn Tây) nhưng lại khơng đảm
bảo được sự chính xác trong việc mô phỏng
lưu lượng tại các trạm thượng nguồn. Việc
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 mơ hình để đánh giá
chế độ thủy văn cho lưu vực.

5. TÀI LIỆU THAM KHẢO

Hình 6. Lưu lượng tại trạm Sơn Tây

Hình 7. Lưu lượng tại trạm Lai Châu
4. KẾT LUẬN

Nghiên cứu này đã cố gắng mơ phỏng lại
dịng chảy trên tồn bộ lưu vực sơng Hồng
(giới hạn bởi đầu nguồn của sông tại Trung
Quốc và trạm Sơn Tây ở Việt Nam) bằng mơ
hình SWAT. Mơ hình được hiệu chỉnh với

[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.,
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.
Modeling of discharge and sediment
transport through the SWAT model in the
basin of Harraza (Northwest of Algeria).
Water Science 32, pp. 79-88.
[5] Abbaspour, K.C. 2007. User Manual for
SWAT-CUP, SWAT Calibration and
Uncertainty Analysis Programs. Swiss
Federal Institute of Aquatic Science and
Technology, Eawag, Dübendorf, Switzerland.

450