du-thao-tom-tat-luan-an_dang-dinh-kha

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN *** Đặng Đình Khá NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY CHO LƯU VỰC THIẾU/KHÔNG CÓ SỐ LIỆU QUAN TRẮC MẶT ĐẤT (ÁP DỤNG CHO LƯU VỰC SÔNG MÊ CÔNG) Chuyên[.]

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN *** Đặng Đình Khá NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN DỊNG CHẢY CHO LƯU VỰC THIẾU/KHƠNG CĨ SỐ LIỆU QUAN TRẮC MẶT ĐẤT (ÁP DỤNG CHO LƯU VỰC SÔNG MÊ CÔNG) Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 9440224.01 DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ THỦY VĂN HỌC Hà Nội, năm 2021 Cơng trình hồn thành tại: TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Trần Ngọc Anh Phản biện 1: Phản biện 2: Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp Đại học Quốc gia Vào hồi ngày tháng năm 20 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Trung tâm Thông tin Thư viện, ĐHQGHN MỞ ĐẦU Giới thiệu chung Dịng chảy có ý nghĩa quan trọng nghiên cứu thuỷ văn quy hoạch, quản lý tài nguyên nước, bao gồm vấn đề phân bổ nguồn nước, thuỷ điện, vận hành hồ chứa … quản lý rủi ro Hiện nay, tình hình thực tế cho thấy mạng lưới trạm quan trắc lưu lượng có xu thể bị thu hẹp quy mơ tồn cầu (Leon et al., 2006) Những lưu vực đối mặt với tình trạng gọi lưu vực thiếu khơng có số liệu (UB) Thuật ngữ lưu vực thiếu khơng có số liệu nghiên cứu phủ rộng trường hợp bao gồm (i) hồn tồn khơng có trạm quan trắc lưu lượng (ii) số liệu quan trắc thủy văn không đầy đủ (cả số lượng chất lượng) (IAHS) (Hrachowitz et al., 2013) (iii) trạm quan trắc thời gian ngắn, đo đạc khơng liên tục (iv) có trạm khơng thể truy cập/tiếp cận; (v) bao gồm lưu vực khơng có liệu quan trắc yếu tố khí tượng dịng chảy Lưu vực sơng Mê Cơng lưu vực sông lớn, xuyên biên giới, chảy nhiều nước (Trung Quốc, Myanmar, Lào, Thái Lan, Campuchia, Việt Nam) chủ yếu nước phát triển nên nguồn kinh phí dành cho quan trắc số liệu KTTV cịn nhiều hạn hẹp Mạng lưới trạm quan trắc chưa đáp ứng theo yêu cầu WMO Sự phân bố mật độ trạm không đồng đều, chủ yếu tập trung khu vực đồng bằng, thành phố, thưa thớt vùng miền núi hẻo lảnh Ngoài trạm quan trắc có lưu vực lại thuộc quản lý nước sở tại, sở ban ngành khác Dẫn đến chia sẻ liệu quan trắc quan (như Cơng Thương, Nơng nghiệp PTNT, TN&MT) cịn hạn chế có mâu thuẫn sử dụng nguồn nước ngành Sự chia sẻ liệu vùng lãnh thổ lưu vực với gặp nhiều khó khăn, Trung Quốc nước nằm thượng nguồn sông Mê Công lại khơng tham gia làm thành viên MRC Có thể thấy lưu vực sơng Mê Cơng gặp nhiều khó khăn quan trắc, thu thập nguồn liệu khí tượng thủy văn lưu vực Điều ảnh hưởng đến chủ động, tính xác cơng tác đánh giá tài nguyên nước lưu vực nguồn số liệu phụ thuộc vào nước khác Tính cấp thiết Dịng chảy sơng Mê Cơng chảy từ ngồi vào Việt Nam chiếm 91% tổng lượng dịng chảy, dịng ngoại nhập nên khó kiểm sốt, điều tiết, phân phối lượng chất Mạng lưới trạm quan trắc khí tượng thủy văn lưu vực vận hành quản lý riêng biệt nước, khả truy cập liệu có nhiều biến động mạng lưới trạm phân bố khơng vùng Dẫn đến khó khăn thiếu chủ động thu thập nguồn liệu khí tượng thủy văn lưu vực sơng Mê Cơng Nhằm bổ khuyết số liệu cho lưu vực điều kiện thiếu khơng có số liệu quan trắc, Luận án “Nghiên cứu tính tốn dịng chảy cho lưu vực thiếu/khơng có số liệu quan trắc mặt đất (áp dụng cho lưu vực sông Mê Công)” thực nhằm nghiên cứu lựa chọn nguồn liệu, phương pháp phù hợp, khả dụng tính tốn lưu lượng dịng chảy lưu vực sông Mê Công Mục tiêu luận án  Đề xuất lựa chọn phương pháp nguồn liệu phù hợp để tính tốn dịng chảy cho lưu vực sông Mê Công điều kiện thiếu khơng có liệu quan trắc mặt đất Đối tượng phạm vi nghiên cứu  Đối tượng nghiên cứu luận án: tính tốn lưu lượng dịng chảy cho lưu vực sơng Mê Cơng thiếu khơng có số liệu quan trắc mặt đất  Phạm vi không gian luận án: Từ thượng nguồn sông Mê Công đến trạm Kratie (vùng không ảnh hưởng thiểu triều) Những đóng góp  Đã khẳng định tính khả dụng liệu đo cao từ vệ tinh để bổ sung số liệu dòng chảy cho lưu vực sông Mê Công với độ tin cậy tương đối tốt  Đã khẳng định khả sử dụng nguồn liệu mưa thu từ vệ tinh mưa tái phân tích kết hợp với mơ hình thủy văn tựa phân bố để tính tốn dịng chảy cho lưu vực sơng Mê Cơng đưa lựa chọn sản phẩm mưa phù hợp cho tiểu lưu vực Mê Cơng khơng có liệu quan trắc mặt đất (mưa tái phân tích CPC cho khu vực thượng lưu mưa vệ tinh TRMM cho khu vực hạ lưu sông Mê Công) Ý nghĩa khoa học thực tiễn  Ý nghĩa khoa học: Luận án đánh giá thử nghiệm đề phương pháp bổ sung số liệu dòng chảy có đủ độ tin cậy cho lưu vực sơng Mê Cơng bối cảnh thiếu khơng có số liệu quan trắc góp phần hồn thiện thêm phương pháp tính tốn dịng chảy lưu vực  Ý nghĩa thực tiễn: Kết luận án sử dụng tính tốn lưu lượng dịng chảy lưu vực sơng Mê Cơng khơng có hạn chế nguồn liệu quan trắc mặt đất, nhằm chủ động công tác quy hoạch, đánh giá tài nguyên nước phục vụ công tác phát triển kinh tế xã hội giảm thiểu tác hại thủy tai lưu vực Cấu trúc luận án: Ngoài phần mở đầu; kết luận kiến nghị; tài liệu tham khảo; phụ lục, cấu trúc luận án gồm 03 Chương: Chương Tổng quan lưu vực sông Mê công tình hình nghiên cứu tính tốn dịng chảy cho lưu vực thiếu khơng có số liệu Trong chương 1, nghiên cứu sinh tiến hành tổng quan đặc điểm địa lý tự nhiên trạng mạng lưới trạm khí tượng thủy văn lưu vực đề từ làm nối bật lên tình trạng thiếu liệu quan trắc lưu vực Ngoài ra, nghiên cứu sinh tiến hành tổng quan nguồn liệu, phương pháp tính tốn dịng chảy lưu vực sơng giới lưu vực sông Mê Công để làm sở đề xuất hướng nghiên cứu luận án Chương Xây dựng cơng cụ tính tốn dịng chảy lưu vực sơng Mê Cơng Dựa khung nghiên cứu luận án, nghiên cứu sinh tiến hành xây dựng phương pháp, nguồn số liệu cho lưu vực sông Mê Công Các nguồn liệu bao gồm liệu mưa tái phân tích, mưa viễn thám liệu đo cao từ vệ tinh Phương pháp sử dụng bao gồm phương pháp mơ hình tốn kết hợp với nguồn liệu vệ tinh để tiến hành đánh giá tính khả dụng nguồn liệu Chương Tính tốn đánh giá kết tính tốn cho lưu vực sơng Mê Cơng Trong chương thể kết tính tốn đánh giá nguồn liệu kết tính tốn lưu lượng dịng chảy dựa nguồn số liệu phương pháp lựa chọn Từ đó, đưa khuyến nghị nguồn liệu bố khuyết cho nguồn liệu quan trắc mặt đất lưu vực sông Mê Công, khẳng định tính đắn phương pháp mà luận án lựa chọn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN DỊNG CHẢY CHO LƯU VỰC THIẾU/KHƠNG CĨ SỐ LIỆU QUAN TRẮC MẶT ĐẤT 1.1 GIỚI THIỆU VỀ LƯU VỰC SƠNG MÊ CƠNG Mê Cơng sông liên quốc gia chảy qua nước nằm vùng có vĩ độ 8°~34°N kinh độ 94°~110°E Bắt nguồn từ vùng Cao nguyên Tây Tạng Trung Quốc, chảy qua tỉnh Vân Nam Trung Quốc, Myanmar, Lào, Thái Lan, Campuchia, đổ biển Đông qua mạng lưới sơng ngịi chằng chịt vùng đồng sông Cửu Long Việt Nam So với tiêu tối thiểu mật độ trạm đo dòng chảy WMO (miền núi 1000 km2/trạm, vùng đồi đồng 1870 km2/trạm), mật độ trạm lưu vực sông Mê Cơng đạt 23% so với u cầu Trong đó, có khu vực đồng sơng Cửu Long đạt xấp xỉ 100 , khu vực khác dao động từ – 35% Một vấn đề số liệu lưu vực sông Mê Công thiếu liệu tối thiểu cho vùng thượng lưu Nguyên nhân Trung Quốc chưa tham gia vào MRC cung cấp số liệu thủy văn mùa lũ để phục vụ phòng chống lũ Tuy tổng lượng dòng chảy đóng góp tồn hệ thống coi nhỏ đóng góp chủ yếu cho dịng chảy mùa khơ lưu vực sơng Mê Cơng Có thể thấy lưu vực sông Mê Công lưu vực điển hình cho vấn đề thiếu/khơng có số liệu quan trắc Như vậy, thấy, lưu vực sơng Mê Cơng có nhiều phần nằm tình trạng thiếu số liệu khơng có trạm quan trắc mặt đất Vì cần triển khai cập nhật nguồn số liệu, phương pháp để khắc phục tình trạng thiếu khơng có lưu vực Nhằm nâng cao tính xác tính tốn dịng chảy điều kiện thiếu khơng có liệu quan trắc mặt đất 1.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN LƯU LƯỢNG CHO LƯU VỰC THIẾU/ KHƠNG CĨ TRẠM QUAN TRẮC Lưu lượng dịng chảy kết trình tương tác thành phần cảnh quan địa lý bao gồm; khí hậu, địa hình, địa chất, thổ nhưỡng, thảm thực vật yếu tố nhân sinh Trong yếu tố cảnh quan địa lý biến đổi theo khơng gian thời gian, tính tốn dịng chảy cho lưu vực sông thách thức lớn nhà khoa học từ trước đến chưa có lý thuyết hay phương pháp mơ tả đầy đủ q trình diễn biến dòng chảy lưu vực (Sivapalan, 2003) Một số phương pháp hay sử dụng tính tốn thủy văn thể giáo trình giáo trình “Tính tốn thủy văn” tác giả Nguyễn Thanh Sơn tác giả khác (2003) (Sơn et al 2003) hay “Sổ tay tính tốn thuỷ văn, thuỷ lực cầu đường” Tổng công ty Tư vấn thiết kế Giao thông vận tải (TEDI) biên soạn, phương pháp đưa vào quy phạm, quy chuẩn tính tốn thủy văn, thủy lực QP.TL.C-6-77 hay TCVN 9845:2013 để phục vụ tính tốn thiết kế cơng trình thủy lợi thủy điện tài ngun nước lưu vực Cùng với phát triển khoa học cơng nghệ, có nhiều cách tiếp cận phát triển để tính tốn dịng chảy mặt cho lưu vực khơng có trạm quan trắc Nhằm bổ khuyết cho tài liệu quan trắc KTTV mặt đất lưu vực khó khăn (miền núi, vùng sâu vùng xa, địa hình chia cắt,…) số nguồn số liệu mới, phương pháp sử dụng nhằm nâng cao kết tính tốn mơ hình thủy văn lưu vực thiếu trạm quan trắc, bao gồm;  Chuyển đổi thông số mô hình từ lưu vực tương tự  Cải thiện cấu trúc mơ hình thủy văn  Sử dụng liệu thay phát triển thuật toán hiệu chỉnh tối ưu  Sử dụng liệu ảnh vệ tinh liệu đo cao từ vệ tinh  Sử dụng liệu mưa lưới 1.3 ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG LUẬN ÁN Trên sở (i) tham khảo phương pháp tính tốn dịng chảy từ tài liệu giới cho lưu vực thiếu khơng có số liệu quan trắc trực tiếp, (ii) đánh giá đặc điểm tự nhiên, thuỷ văn liên quan đến địa hình, khí hậu, dòng chảy thực trạng mạng lưới trạm lưu vực sông Mê Công; nghiên cứu đề xuất bổ sung số liệu lưu lượng nước cho lưu vực sông Mê Công phương pháp (1) quan trắc phi trực tiếp mực nước từ vệ tinh đo cao kết hợp với đường quan hệ mực nước đo cao với lưu lượng quan trắc (2) sử dụng kết hợp mơ hình thuỷ văn liệu mưa vệ tinh (hình 1.10) Với lưu vực thiếu khơng có số liệu quan trắc mặt đất, hướng nghiên cứu mà nghiên cứu sinh tiếp cận sử dụng phương pháp quan trắc gián tiếp từ xa Cụ thể nguồn liệu đo cao từ vệ tinh sử sử dụng để xác định giá trị mực nước sơng thơng qua phương trình tương quan mực nước ~ lưu lượng (Q~H) ước tính giá trị lưu lượng sông Hướng tiếp cận thứ mà nghiên cứu sinh sử dụng phương pháp mô hình tốn kết hợp liệu mưa lưới (mưa vệ tinh mưa tái phân tích) để tính tốn lưu lượng dòng chảy lưu vực Tuy nhiên, để chọn nguồn liệu mưa phù hợp cho lưu vực sông Mê Công, nghiên cứu tiến 10 hành đánh giá nguồn liệu mưa thông qua mô hình tốn thủy văn số thơng kê Sau đánh giá lựa chọn sản phẩm mưa phù hợp cho tính tốn dịng chảy lưu vực sơng Mê Cơng, kết tính tốn lưu lượng thành phần vịng tuần hồn thủy văn tính tốn phân tích tính bất định để đảm bảo kết có độ tin cậy lưu vực sông Mê Công Dựa số liệu mực nước tính tốn từ vệ tinh đo cao số liệu lưu lượng tính tốn mơ hình tốn thủy văn,nghiên cứu xây dựng phương trình tương quan mực nước lưu lượng vị trí có liệu đo cao phục vụ tính tốn nhanh lưu lượng dịng chảy dịng sơng Mê Cơng vị trí có liệu mực nước từ vệ tinh đo cao thay phải sử dụng mơ hình tốn tính tốn từ liệu mưa Hình 1.1 Sơ đồ nghiên cứu luận án 11 CHƯƠNG XÂY DỰNG CƠNG CỤ TÍNH TỐN DỊNG CHẢY TRÊN LƯU VỰC SÔNG MÊ CÔNG 2.1 PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU 2.2.1 Phương pháp ước tính lưu lượng từ vệ tinh đo cao Q trình ước tính lưu lượng nước sông thực gián tiếp qua biến động mực nước sông quan hệ mực nước – lưu lượng (Q~H) xây dựng từ trạm quan trắc lân cận Dữ liệu đo cao từ vệ tinh khoảng cách từ vệ tinh đến đối tượng bề mặt trái đất xác định dựa ngun lý tốn vật lý tính quãng đường biết vận tốc (sóng) thời gian thu nhận lại thông tin từ Radar gắn vệ tinh Trong nghiên cứu này, sử dụng liệu đo cao từ vệ tinh Envisat Jason-2/3 để tính tốn lưu lượng dịng sơng Mê Công theo phương pháp Schwatke ccs (2015) Bảng 2.1 Các vệ tinh sử dụng liệu đo cao cho nghiên cứu Vệ tinh Thời kỳ hoạt động Chu kỳ lặp (ngày) Envisat 2002 – 2010 35 Jason-2/3 2008 – 2040 10 2.2.2 Phương pháp thống kê Để đánh giá sản phẩm mưa lưới với liệu mưa quan trắc trạm, nhà khoa học thường sử dụng số thống kê định lượng số thống kê định tính Trong nghiên cứu này, nghiên cứu sinh sử dụng phương pháp nội suy liệu mưa lưới giá trị mưa trạm quan trắc để đánh giá so sánh 2.2.3 Phương pháp mơ hình tốn 12 Bộ mơ hình ArcSWAT 2012 sử dụng để thiết lập mơ hình thủy văn lưu vực sông Mê Công Dựa đồ số độ cao (DEM) mạng lưới sông lưu vực phân chia lưu vực thành 363 tiểu lưu vực, diện tích tiểu lưu vực trung bình khoảng 2000 km2 (Hình 2.11) Hình 2.11 Bản đồ phân chia tiểu lưu vực (a) vị trí đập thủy điện (b) dịng sơng Mê Cơng Có tất 2850 HRUs tạo thành theo mức độ phân cấp liệu độ dộc lưu vực 0–2%, 2–6%, 6–15%, 15–25%, >25% Các liệu khí tượng sử dụng làm đầu vào cho mơ hình bao gồm; lượng mưa, nhiệt độ lớn nhỏ theo ngày, xạ mặt trời, tốc độ gió, độ ẩm 13 CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ TÍNH TRÊN LƯU VỰC SƠNG MÊ CƠNG 3.1 ĐÁNH GIÁ TÍNH KHẢ DỤNG CỦA DỮ LIỆU ĐO CAO VỆ TINH ĐỂ TÍNH TỐN LƯU LƯỢNG Các kết tính tốn lưu lượng từ liệu đo cao vệ tinh Envisat Jason-2/3 cho kết tốt, sử dụng phương pháp để tính tốn cho vị trí khác thời điểm khác thiếu liệu quan trắc mặt đất Và chủ động quan trắc lưu lượng vùng xa, hẻo lánh hay lưu vực sơng xun biến giới Hình 3.1 Vị trí trạm quan trắc từ vệ tinh Envisat Jason-2/3 Các kết tính tốn lưu lượng từ liệu mực nước trích xuất từ vệ tinh đo cao Envisat Jason-2/3 20 điểm quan trắc vệ tinh đo cao cho kết mô tốt, giá trị lưu lượng tính tốn quan trắc có quan hệ chặt với với hệ số tương quan R >0.67 phương pháp tính lưu lượng từ mực nước đo cao nói chung đường quan hệ tương quan Q~H nói riêng sử dụng để cung cấp chuỗi số liệu lưu lượng độ tin cậy cao Nhờ 14 chủ động quan trắc lưu lượng vùng khơng có số liệu hay khó truy cập đặc biệt lưu vực sơng liên quốc gia 3.2 ĐÁNH GIÁ TÍNH KHẢ DỤNG CỦA NGUỒN DỮ LIỆU MƯA Để đánh giá sản phẩm mưa lưới (GPPs) làm đầu vào cho mô hình thủy văn, nghiên cứu sử dụng số thống kê để đánh giá chuỗi số liệu mưa GPPs số liệu mưa quan trắc trạm mặt đất theo bước thời gian; lượng mưa trung bình nhiều năm, lượng mưa theo mùa (mùa khơ, mùa mưa), lượng mưa theo ngày 3.2.1 Đánh giá chuỗi số liệu GPPs theo mùa năm Kết từ phân tích biến đổi theo mùa theo năm lượng mưa tất nguồn liệu mưa GPPs mưa quan trắc trạm giai đoạn 1998 – 2012 thể Kết cho thấy xu hướng tăng dần từ lượng mưa phần phía bắc (thượng lưu) đến phần đơng nam (hạ lưu) MRB tất liệu lượng mưa cho mùa khô mưa, năm Kiểm tra trực quan phân phối không gian cho thấy TRMM có kết tốt với số liệu thực đo Sự phân bố không gian lượng mưa CPC GSMaP tương tự nhau, có sai khác nhiều với số liệu thực đo Đặc biệt, CPC GSMaP cho thấy lượng mưa thấp nhiều so với vùng đông bắc vĩ độ 20o 3.2.2 Đánh giá chuỗi số liệu GPPs theo tháng Hệ số tương quan số liệu mưa tháng trung bình trạm GPPs cao khoảng 0.77 đến 0.84, mưa TRMM có hệ số tương quan cao 0.84, mưa CPC có hệ số tương quan thấp 0.77 Xét toàn lưu vực cho thấy, mưa TRMM có sai 15 số thiên cao so với thực đo 3.34 , sản phẩm mưa khác chủ yếu thiên thấp so với thực đo từ -14.49 đến -17.04 , mưa GSMaP CPC có sai số đặc biệt lớn khu vực phía đơng nam lưu vực 3.2.3 Đánh giá chuỗi số liệu GPPs theo ngày Các số thống kê lượng mưa ngày quan trắc trạm liệu mưa GPPs thể Error! Reference source not found.5 cho thấy; mưa TRMM có giá trị trung bình ngày (Mean) gần với giá trị thực đo 4.68mm/ngày so với 4.11 mm/ngày, sản phẩm mưa khác thiên thấp khoảng 3.45 đến 3.73mm/ngày Kết cho thấy, TRMM cho giá trị mưa tốt GPPs cho toàn MRB bước thời gian khác nhau: mưa tháng, mưa mùa mưa năm Với số liệu mưa ngày, sản phẩm GSMaP CPC cho thấy hiệu suất tốt so với GPPs khác khu vực thượng nguồn lưu vực 3.3 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CÁC BỘ DỮ LIỆU MƯA LƯỚI TRONG TÍNH TỐN DỊNG CHẢY Q trình hiệu chỉnh kiểm định mơ hình thực giai đoạn 2000 – 2006 2007 – 2012 Các số Nash, R2, PBIAS sử dụng để đánh giá kết tính tốn mơ hình số liệu thực đo trạm quan trắc dịng sông Mê Công Kết tối ưu thông số cho liệu mưa thể Hình 3.23 16 Hình 3.23 Hệ số hiệu Nash- Sutcliffe (NSE) PBIAS giá trị trạm thủy văn Nhìn chung, phần thượng nguồn lưu vực, CPC đạt hiệu suất tốt nhất, khu vực vĩ độ thấp, kết tính tốn từ mưa TRMM cho kết tốt GPPs khác Dựa kết đánh giá liệu mưa số thống kê kết tính tốn mơ hình tốn, nghiên cứu đề xuất khu vực thượng lưu sông Mê Cơng (phần lãnh thổ Trung Quốc) sử dụng nguồn số liệu mưa CPC, cịn khu vực phía hạ lưu sử dụng mưa TRMM để tính tốn dịng chảy, trường hợp không thu thập số liệu quan trắc trạm 3.4 TÍNH TỐN KHƠI PHỤC DỊNG CHẢY TRÊN LƯU VỰC SƠNG MÊ CƠNG Lưu lượng trung bình giai đoạn 1998 – 2012 dịng sông Mê Công phụ lưu thể Hình 3.27a, cho thấy lưu lượng dịng chảy biến đổi theo xu hướng tăng dần từ thượng lưu đến hạ lưu Ở khu vực thượng lưu, dịng chảy có giá trị lưu lượng trung bình khoảng 2500m3/s (tại biên giới Trung Quốc) lưu lượng dịng chảy trung bình có giá trị khoảng 15.000 m3/s (khi đổ vào sơng Tiền sơng Hậu) Trên phụ lưu dịng Mê Cơng, lưu lượng dịng chảy biến đổi theo vị trí, khu 17 vực phụ lưu khoảng từ 10 – 2000m3/s Giá trị lưu lượng dòng chảy trích xuất vị trí bổ khuyết cho vị trí mà khơng có trạm quan trắc Hình 3.27 Bản đồ phân bố lưu lượng dịng chảy (a) lượng bốc nước (b) lưu vực Mê Công XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH TƯƠNG QUAN GIỮA MỰC NƯỚC VÀ LƯU LƯỢNG Dựa kết tính tốn mực nước từ liệu đo cao vệ tinh (mục 3.1) kết khơi phục dịng chảy mơ hình tốn giai đoạn 1998 – 2012, nghiên cứu sinh xây dựng phương trình tương quan mực nước lưu lượng vị trí có liệu đo cao từ vệ tinh Phương trình tổng quát phương trình tương quan thể phương trình sau; (7) Trong đó, Q lưu lượng (m3/s) a,b,c hệ số phương trình vị trí thể bảng Bảng 3.9 18 H: giá trị mực nước (m) STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Bảng 3.9 Hệ số tương quan mực nước lưu lượng Hệ số Hệ số phương trình tương quan Vị trí tương quan a b c R E1 0.96 27.9 1347.6 -5190.9 E2 0.95 -64.1 19067.5 -1380394.6 E3 0.92 111.5 -9604.7 206699.7 E4 0.95 -30.7 9485.9 -694180.7 E5 0.95 260.0 15325.0 197941.0 E6 0.96 -50.4 15489.8 -1148275.0 E7 0.96 -13.0 5394.1 -482842.2 E8 0.87 -79.8 23525.2 -1717993.1 E9 0.84 -143.0 50428.2 -4417598.0 E10 0.96 -13.8 5671.5 -541724.1 E11 0.90 -67.0 21187.6 -1661512.7 E12 0.96 41.2 -21600.2 2832431.9 E13 0.96 15.5 -8376.4 1130135.4 E14 0.72 1.1 -748.5 123366.0 J1 0.900 304.3 -2389.0 6756.0 J2 0.93 -5.1 3231.6 -250907.1 J3 0.67 -16.8 4871.8 -353263.5 J4 0.97 4.0 88.3 -103966.8 J5 0.94 -18.5 6935.4 -611596.3 J6 0.94 15.2 -8361.9 1144107.3 Các phương trình sử dụng để tính tốn nhanh giá trị lưu lượng dịng chảy biết số liệu mực nước vị trí, thay phải sử dụng mơ hình tốn thủy văn cho tồn lưu vực với hệ số tương quan R >0.67 19 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận [1] Nghiên cứu đánh giá lựa chọn phương pháp nguồn liệu phù hợp để tính tốn dịng chảy cho lưu vực sơng thiếu/khơng có trạm quan trắc Bên cạnh phương pháp truyền thống để tính tốn dịng chảy lưu vực sơng thiếu/khơng có trạm quan trắc, nghiên cứu tổng quan phương pháp mà nhà thủy văn hay sử dụng thông qua kết hợp phương pháp truyền thống với phát triển khoa học công nghệ, đặc biệt nguồn liệu quan trắc phi trực tiếp thu từ vệ tinh Trong đó, phương pháp sử dụng mơ hình tốn thủy văn kết hợp với nguồn liệu liệu mưa lưới phương pháp ước tính từ liệu đo cao từ vệ tinh cho thấy tính hiệu khả dụng tính tốn lưu lượng dịng chảy lưu vực sơng Mê Cơng điều kiện thiếu khơng có trạm quan trắc mặt đất, cụ thể; i Với vị trí đánh giá, kết tính tốn lưu lượng từ liệu mực nước trích xuất từ vệ tinh đo cao Envisat Jason-2/3 rõ ràng cho kết mô tốt, đường quan hệ tương quan Q~H sử dụng để cung cấp chuỗi số liệu lưu lượng độ tin cậy cao (với tiêu NSE đạt khoảng 0.8) ii Các liệu mưa lưới (GPPs) cung cấp đầu vào tốt, ngang với mưa trạm tính tốn thuỷ văn cho khu vực thuộc Lào Campuchia (NongKhai, Parkse, Kratie) đặc biệt mưa TRMM (chỉ số NSE lớn, PBIAS nhỏ) Trong CPC cho kết tốt khu vực thượng lưu (trạm Chiang Sen Luang Prabang thuộc Myanmar), TRMM lại cho kết tốt khu vực hạ lưu Mê Cơng Tuy nhiên kết tính tốn dịng chảy trạm Chiang Saen với mưa CMORPH cho kết không cao 20 (NSE 0.63), khả xác định mưa CMORPH vùng thượng nguồn MRB Tương tự, kết tính dịng chảy GSMaP CPC cho kết khơng cao trạm Mukhdan, điều ảnh hưởng khả xác định mưa vùng biên giới Lào, Thái Lan Đông Campuchia [2] Dựa đánh nghiên cứu thực hiện, luận án đưa số lưu ý lựa chọn liệu mưa cho tiểu vùng Cụ thể, số liệu GPPs có khác đáng kể lượng phân bố mưa; đó, điều kiện thiếu số liệu để tính tốn dịng chảy lưu vực sơng Mê Cơng việc lựa chọn sản phẩm mưa cho tiểu vùng có ảnh hưởng lớn đến kết tính tốn dịng chảy Vì sử dụng số liệu mơ hình cần lưu ý số điểm sau (trong số GPPs thử nghiệm nghiên cứu này): i) Mưa TRMM phù hợp để xác định mưa cường độ lớn lưu vực sơng Mê Cơng Nhìn chung TRMM có khả mơ tốt đặc điểm mưa dịng chảy lưu vực MRB quy mô thời gian khác ii) Ở khu vực thượng nguồn vùng lãnh thổ Thái Lan, khả mô mưa GPPs tương đối ổn định Các sản phẩm GPPs nguồn liệu bổ sung thay cho mưa trạm để tính tốn dịng chảy cho cho khu vực thuộc Lào Campuchia (NongKhai, Parkse, Kratie) Ở thượng lưu sông Mê Công tác giả kiến nghị sử dụng mưa CPC, sử dụng TRMM khu vực hạ lưu iii) Cần đặc biệt lưu ý sử dụng sản phẩm GPPs cho vùng mưa nhiều, GPPs có xu thiên cao vùng mưa thiên thấp vùng mưa nhiều, đặc biệt GSMaP CPC không 21 nên sử dụng để mô cho khu vực biên giới Lào, Thái Lan Đông Campuchia [3] Dựa lựa chọn nguồn liệu mưa phù hợp, kết đánh giá dòng chảy, thành phần cán cân cân nước cho tiểu vùng lưu vực sông Mê Công cung cấp bổ sung thông tin phân bố lưu lượng, tổng lượng thành phần cán cân cân nước cho lưu vực sông Mê Công, cụ thể sau: i) Thượng lưu sông Mê Cơng, lượng mưa trung bình năm khoảng 857mm, thành phần bốc chiếm khoảng khoảng 58%, lớp dịng chảy mặt khoảng 357.3 mm/năm, lượng bổ cập nước ngầm 3.7mm/năm ii) Tiểu vùng R2a, R2b, R2c, R3 có biến đổi lượng mưa đáng kể vùng dao động khoảng 1615 – 2338mm/năm, lượng bốc thoát nước khoảng 921 – 967 mm/năm, tỷ lệ sinh dòng chảy mặt tiểu vùng có khác rõ rệt trạng sử dụng đất tiểu vùng khác Tiểu vùng R2a có tỷ lệ rừng bao phủ 88% tỷ lệ sinh dịng chảy mặt khoảng 32% so với tổng lượng mưa, tiểu vùng R2b, R2c có tỷ lệ che phủ rừng thấp (khoảng 50 – 60%) tỷ lệ lớp dòng chảy mặt chiếm khoảng 53 – 56%, tiểu vùng R3 chủ yếu đất nông nghiệp, nên lượng nước thường trữ lại phục vụ cho tưới tiêu nên tỷ lệ lượng dịng chảy mặt chảy vào sơng Mê Công khoảng 34% so với tổng lượng mưa vùng iii) Khu vực R4 có lớp dịng chảy mặt dồi (1174.5 mm/năm) chiếm 52% so với lượng mưa khu vực Lượng bốc thoát nước bổ cập nước ngập 1114.9 mm/năm 33.52mm/năm 22 Kiến nghị Nghiên cứu sử dụng nguồn liệu mưa phổ biến có độ ổn định cao (TRMM, CMORPH, GSMaP, CPC) liệu đo cao từ vệ tinh Envisat Jason-2/3 để đánh giá nhằm bổ khuyết thay nguồn liệu quan trắc mặt đất tính tốn thủy văn lưu vực Hiện tương lai với phát triển khoa học viễn thám có nhiều nguồn liệu đo cao, mưa khác hình thành làm phong phú thêm nguồn liệu lưu vực Mê Công, nghiên cứu kiến nghị cần có thêm đánh giá nguồn liệu mưa, đo cao tính tốn thủy văn lưu vực Nghiên cứu đánh giá riêng lẻ mức độ phù hợp sản phẩm viễn thám mà chưa đánh giá phương pháp kết hợp, nghiên cứu kiến nghị đánh giá hiệu mơ hình kết hợp dựa vào độ rộng sơng, độ sâu độ dốc v.v., mơ hình kết hợp mong đợi có khả tăng độ xác so với dùng sản phẩm riêng lẻ Do hạn chế thu thập nguồn liệu vận hành đập thủy điện nên nghiên cứu sử dụng thông tin đập tính tốn, nghiên cứu kiến nghị sử dụng phương pháp khác để thu thập nguồn liệu sử dụng liệu vệ tinh kết hợp với thuật tốn ANN để nâng cao kết tính tốn dịng lưu vực Lưu vực sơng Mê Cơng lưu vực sông lớn, nên thời gian chảy truyền dịng chảy từ thượng nguồn đồng sơng Cửu Long lâu, nên nghiên cứu kiến nghị nghiên cứu sử dụng nguồn liệu mưa lưới dự báo thời gian thực trạm hạ lưu lưu vực sông Mê Công, nhằm bổ khuyết nguồn liệu mưa mặt đất tăng tính chủ động cơng tác dự báo 23 Khu vực từ trạm Kratie đến cửa biển vùng ảnh hưởng triều, có chế độ dịng chảy phức tạp, nghiên cứu kiến nghị bổ sung mơ hình thủy lực kết nối với mơ hình SWAT để đánh giá chế độ dòng chảy khu vực Trên sở kết tính tốn thành phần cán cân cân nước, đặc biệt mưa dòng chảy cho giai đoạn trước 2012; việc thực thêm nghiên cứu đánh giá cho giai đoạn sau 2012 giúp nhà quản lý tài nguyên nước đưa nhận định rõ ràng nguyên nhân dẫn đến trạng tài nguyên nước lưu vực sông Mê Công đánh giá mức ảnh hưởng cơng trình đập thủy điện đến dịng chảy sơng Mê Cơng thành phần cán cân cân nước (tuy nhiên nội dung đánh giá cho giai đoạn sau 2012 chưa thực phạm vi luận án này) 24 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Kha, D.D.; Anh, T.N.; Nguyen, N.Y.; Bui, D.D.; Srinivasan, R (2020), “Evaluation of Grid-Based Rainfall Products and Water Balances over the Mekong River Basin”, (2020), Remote Sens, 12, 1858 https://doi.org/10.3390/rs12111858 Đặng Đình Khá, Trần Ngọc Anh, “Thiết lập mơ hình thủy văn thơng số phân bố phục vụ đánh giá tài nguyên nước lưu vực sơng Mê Cơng”, Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Các Khoa học Trái đất Môi trường, (đã chấp nhận đăng) Dang Dinh Kha, Tran Ngoc Anh, Nguyen Y Nhu, Bui Du Duong (2019), “The gridded precipitation products for hydrological application basin”, Vietnam over International the Water Mekong river Week-VACI2019, HaNoi, VietNam Vadim Kuzmin, Inna Pivovarova, Kiril Shemanaev, Daria Sokolova, Artur Batyrov, Ngoc Anh Tran, Dinh Kha Dang (2019), “Method of Prediction of the Stream Flows in Poorly Gauged and Ungauged Basins”, Journal of Ecological Engineering Vol 20, Issue 1, pp 180-187, https://doi.org/10.12911/22998993/94915