Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

MÔ PHỎNG TẢI LƯỢNG BÙN CÁT TỚI HỒ CHỨA ĐẮK UY
Nguyễn Thanh Thủy
Trường Đại học Thủy lợi, email:

1. GIỚI THIỆU CHUNG

2. KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU

Sự phát triển kinh tế làm thay đổi bề mặt
lưu vực và ảnh hưởng tới khả năng xói lở của
bề mặt lưu vực cũng như lịng sơng. Do u
cầu sản xuất, hồ thủy điện Đắk Uy đã được
xây dựng trên sông Đắk Uy. Trong thời gian
tích nước, nước từ lưu vực sẽ được trữ lại. Sự
không lưu chuyển của nước làm bùn cát lắng
đọng lại trong lòng hồ và làm giảm dung tích
nước của hồ chứa. Vì vậy, việc đánh giá tải
lượng bùn cát đến hồ là yếu tố then chốt
trong việc vận hành hồ. Trong khi đó, các
nghiên cứu về bùn cát lưu vực hồ Đắk Uy nói
chung và lưu vực thượng lưu hồ Đắk Uy nói
riêng cịn rất ít.
Các nghiên cứu về bùn cát lưu vực trong
nước có thể được phân thành hai nhóm.
Nhóm thứ nhất chỉ sử dụng số liệu thực đo
thơng qua lấy mẫu và phân tích mẫu. Nhóm
thứ hai sử dụng phương pháp mơ hình tốn
để mơ phỏng chất lượng nước. Mơ hình tốn
được xem là một công cụ hữu hiệu trong việc

đánh giá lượng tải chất bùn cát của lưu vực.
Mơ hình mơ phỏng bùn cát lưu vực được
phát triển từ những thập niên cuối thế kỉ 20.
Một số mơ hình mơ phỏng bùn cát lưu vực
thường được biết đến như là mơ hình
TELEMAC, INCA-N và SWAT. Trong đó,
TELEMAC là mơ hình phân bố với thời gian
mơ phỏng dài. Mơ hình INCA-N và SWAT
là mơ hình bán phân bố. Mơ hình bán phân
bố có khả năng mô phỏng các nguồn ô nhiễm
dạng diện với số liệu đầu vào ít hơn và thời
gian mơ phỏng ngắn hơn. Vì vậy, mơ hình
SWAT được sử dụng rộng rãi trong mơ
phỏng chất lượng nước lưu vực nói chung và
bùn cát lưu vực nói riêng.

Hồ chứa Đắk Uy nằm trên sông Đắk Uy, là
nhánh cấp I của sông Krông Pô Cô, thuộc xã
Đắk Uy, huyện Đắk Hà, tỉnh Kon Tum. Phía
bên phải nhánh Đắk Uy có suối Đắk Prơng có
hồ chứa Đắk Prơng. Diện tích lưu vực tính
đến tuyến đập Đắk Uy trừ đi diện tích lưu
vực tính đến tuyến đập K’Tu là 83km2. Hồ
chứa Đắk Uy được xây dựng ở vị trí địa lý
14o32’30’’ vĩ độ Bắc và 107o58’10’’ kinh
Đông thuộc xã Đắk Uy, huyện Đắk Hà, tỉnh
Kon Tum. Sau khi qua hồ, dịng nước chảy
theo sơng Kroong Pơ Cô về hạ du và nhập
lưu vào sông Đắk Bla (Hình 1).


Hình 1. Bản đồ lưu vực nghiên cứu
Theo số liệu khí tượng đo đạc được tại
trạm Kon Tum, lượng mưa hàng năm dao
động trong khoảng từ 2600-3000 mm. Lượng
mưa vào mùa mưa (tháng V đến tháng X)
chiếm từ 80-90% tổng lượng mưa năm.

780


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

Chế độ dịng chảy trên sơng Krơng Pơ Cơ
được phân ra làm hai mùa rõ rệt. Cụ thể, mùa
lũ từ tháng VII đến XI với tổng lượng dòng
chảy mùa lũ chiếm (70  80)% tổng lượng
dòng chảy năm.
3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để mô phỏng bùn cát trong SWAT,
module thủy văn và bùn cát lần lượt được
hiệu chỉnh và kiểm định. Phần hiệu chỉnh và
kiểm định module thủy văn được trình bày
trong bài báo của cùng tác giả (Nguyễn
Thanh Thủy, 2018).
3.1. Cơng thức tính tốn các thành phần
bùn cát
Bùn cát đến hồ bao gồm bùn cát được rửa
trôi từ bề mặt lưu vực và xói trong lịng sơng
(Neitsch nnk 2009). Hai thành phần bùn cát

này được tính tương ứng theo hai công thức
dưới đây:
sed = 11.8  (Qsurf  qpeak  areaaru)0.56  KUSLE
 CUSLE  PUSLE  LSUSLE  CFRG
trong đó sed là lượng bùn cát trong 1 ngày
(tấn), Qsurf là lớp dòng chảy mặt trên một ha
(mm H2O/ha), qpeak là lưu lượng đỉnh (m3/s),
areahru là diện tích của HRU (ha), KUSLE là
hệ số xói USLE, CUSLE là hệ số bao phủ và
quản lý USLE, PUSLE là hệ số ảnh hưởng của
các giải pháp hỗ trợ, LSUSLE là hệ số ảnh
hưởng của địa hình USLE và CFRG là hệ số
ảnh hưởng của độ thô thành phần hạt.
sedch = sedch,i  seddep + seddeg
trong đó, sedch là lượng bùn cát ở cửa ra tại
cuối thời đoạn, sedchi là lượng bùn cát ở cửa
ra tại đầu thời đoạn, seddep là lượng bùn cát
bồi lắng trong đoạn sông, seddeg là lượng bùn
cát xói từ lịng sơng.
3.2. Phương pháp hiệu chỉnh và kiểm định
 Phương pháp hiệu chỉnh
Nghiên cứu sử dụng công cụ tự động hiệu
chỉnh SWAT-CUP để hiệu chỉnh các thông số
của module bùn cát. Thuật toán SUFI-2 được
sử dụng trong phần mềm SWAT-CUP để hiệu
chỉnh, kiểm định, phân tích độ nhậy và độ bất
định (Abbaspur, 2011). Mơ hình SWAT được

hiệu chỉnh kiểm định rộng rãi thông qua việc
so sánh giữa kết quả mơ phỏng và số liệu

dịng chảy thực đo. Trong đó, Nash-Efficient
được sử dụng làm hàm mục tiêu.
 Phương pháp kiểm định
Mô phỏng mới sẽ được thực hiện với giá
trị của bộ thơng số đã tìm được ở bước hiệu
chỉnh cho các năm có số liệu thực đo mà
chưa sử dụng cho phần hiệu chỉnh. Để đánh
giá kết quả mô phỏng, nghiên cứu sử dụng
chỉ số Nash (NS) và hệ số tương quan (R2).
Số liệu tháng từ năm 1988 đến 1990 dùng
để khởi động mơ hình (warming up period),
số liệu từ năm 1991-1995 dùng để hiệu chỉnh
và 1996-1997 dùng để kiểm định.
4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Các trạm trên lưu vực Trung Nghĩa khơng
tiến hành đo đạc bùn cát. Vì vậy, tải lượng
bùn cát tại cửa ra của lưu vực Trung Nghĩa sẽ
được ước tính từ lưu vực tương tự. Cùng trên
lưu vực sông Sesan, trạm Kon Tum tiến hành
đo đạc cả số liệu thủy văn và bùn cát. Quan
hệ giữa tải lượng bùn cát trong ngày và lưu
lượng trung bình ngày được xác định từ số
liệu thực đo với hệ số tương quan lớn
(R2=0.86). Vì vậy, quan hệ này được sử dụng
để ước tính tải lượng bùn cát tại cửa ra lưu
vực Trung Nghĩa. Những giá trị này sẽ được
sử dụng như là số liệu thực đo phục vụ cho
hiệu chỉnh và kiểm định mô phỏng bùn cát.
4.1. Hiệu chỉnh

Giá trị các thơng số mơ phỏng bùn cát xói
mịn từ bề mặt lưu vực được xác định dựa
trên điều kiện địa chất, canh tác và sử dụng
đất. Vì vậy các thơng số mơ phỏng bùn cát
xói mịn từ lịng dẫn được xem xét trong hiệu
chỉnh, cụ thể là hệ số biến đổi lưu lượng đỉnh
lũ prf, hệ số trong cơng thức tính sức tải bùn
cát csp, hệ số mũ trong cơng thức tính sức tải
bùn cát spexp, hệ số bề mặt lịng sơng CCH và
hệ số xói lịng sơng KCH. Trước khi hiệu
chỉnh các thông số này, mô phỏng thực hiện
với các giá trị mặc định như trong Bảng 1 và
so sánh giữa kết quả thực đo và tính tốn.
Hình 2 chỉ ra rằng, kết quả mơ phỏng tương

781


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

đối tốt với giá trị của NS=0.81 và R2=0.74.
Sự khác biệt lớn nhất xảy ra vào mùa lũ năm
1991 và 1994. Lượng tải bùn cát chịu tác
động lớn bởi dịng chảy. Vì vậy, sai số mơ
phỏng dịng chảy góp phần vào sai số mô
phỏng lượng bùn cát. Bộ giá trị mặc định của
các thông số mô phỏng bùn cát có thể sự
dụng được trong các mơ phỏng tiếp theo.
Hình 4. Đường quá trình tải lượng
bùn cát tháng thực đo và tính tốn

tại trạm Trung Nghĩa sau khi kiểm định

Bảng 1. Giá trị mặc định của các thơng số
prf

csp

Spexp

CCH

KCH

1

0.0001

1

0

0

Hình 2. Đường quá trình tải
lượng bùn cát tháng thực đo và tính tốn
tại trạm Trung Nghĩa sau khi hiệu chỉnh

Hình 5. Biểu đồ tương quan giữa
lượng tải bùn cát tháng thực đo
và tính tốn sau khi kiểm định

5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Nghiên cứu đã mô phỏng tốt tải lượng bùn
cát, đặc biệt vào mùa kiệt. Độ chính xác
trong tải lượng bùn cát vào mùa lũ không ổn
định giữa các năm. Vì vậy, nghiên cứu cần
tiếp tục xem xét để nâng cao chất lượng mô
phỏng bùn cát vào mùa lũ.
Kết quả của nghiên cứu có thể được sử
dụng làm cơ sở để đánh giá hiện trạng của hồ
Đắk Uy và dự báo xu thế diễn biến lịng hồ.

Hình 3. Biểu đồ tương quan giữa
tải lượng bùn cát tháng thực đo và tính tốn
4.2. Kiểm định
Bộ thơng số tìm được thơng qua hiệu
chỉnh được sử dụng để tính tốn cho dịng
chảy năm 1996 và 1997 và có kết quả kiểm
định cho lượng tải bùn cát tháng Hình 4 và
Hình 5. Sự khác biệt giữa dịng chảy thực đo
và tính tốn hai năm này rất lớn nên dẫn tới
kết quả mô phỏng lượng tải bùn cát cũng
không tốt (cụ thể là NS=0.56 và R2=0.36).

6. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Neitsch S.L., Arnold J.G., Kiniry J.R.
(2011). Soil & Water Assessment Tool
Theoretical Documentation Version 2009.
Texas, US.
[[2] Nguyễn Thanh Thủy (2018). Modelling

inflow to Dak Uy reservoir by the means of
SWAT model. Báo cáo HNKH thường niên
Trường Đại học Thủy lợi.

782