(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu xây dựng phương án dự báo hạn vừa cho lưu vực sông sê san có sử dụng sản phẩm mưa dự báo của ifs

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN DỰ BÁO DÒNG CHẢY HẠN VỪA CHO LƯU VỰC SƠNG SÊ SAN CĨ SỬ DỤNG SẢN PHẨM MƯA DỰ BÁO CỦA IFS CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN NGUYỄN VĂN HUY HÀ NỘI, NĂM 2018 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN DỰ BÁO DÒNG CHẢY HẠN VỪA CHO LƯU VỰC SƠNG SÊ SAN, CĨ SỬ DỤNG SẢN PHẨM MƯA DỰ BÁO CỦA IFS NGUYỄN VĂN HUY CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN MÃ SỐ: 624402448 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐẶNG THANH MAI PGS TS NGUYỄN VIẾT LÀNH HÀ NỘI, NĂM 2018 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG HÀ NỘI Cán hướng dẫn chính: Tiến sĩ Đặng Thanh Mai Cán hướng dẫn phụ: PGS, TS Nguyễn Viết Lành Cán chấm phản biện 1: Tiến sĩ Nguyễn Viết Thi Cán chấm phản biện 2: PGS, TS Nguyễn Văn Lai Luận văn thạc sỹ bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Ngày 17 tháng năm 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung, số liệu, kết luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Văn Huy ii LỜI CẢM ƠN Sau gần năm học tập nghiên cứu, đến học viên hồn thành khóa học với luận văn tốt nghiệp Có thành cơng này, trước hết nhờ có giúp đỡ Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội, quan Khí tượng Thủy văn nơi học viên công tác đặc biệt tận tình dạy Thầy, Cơ ngồi nhà trường; bên cạnh giúp đỡ đồng nghiệp ngành Khí tượng Thủy văn nỗ lực học tập nghiên cứu thân học viên Luận văn học viên thực với hướng dẫn trực tiếp TS Đặng Thanh Mai – Vụ trưởng Vụ Quản lý Dự báo, Tổng cục Khí tượng Thủy văn PGS TS Nguyễn Viến Lành - Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội Quá trình thực luận văn, học viên nhận giúp đỡ sâu sắc ThS Phùng Tiến Dũng - Trung tâm dự báo Khí tượng Thủy văn Quốc gia Có hội tụ kiến thức, kinh nghiệm Thầy, Cô đồng nghiệp, học viên tin tưởng kết nghiên cứu mà luận văn đạt có đóng góp thiết thực cho cơng tác dự báo KTTV Học viên xin chân thành cảm ơn Nhà trường, quan, Thầy, Cô, đồng nghiệp giúp đỡ, tận tình dạy trình học tập hướng dẫn học viên thực luận văn Học viên xin tri ân Nhà trường, quan, Thầy, Cô đồng nghiệp việc nỗ lực đưa kết nghiên cứu Luận văn vào tác nghiệp dự báo thực tế để phục vụ đời sống, sản xuất phòng chống thiên tai địa phương nơi học viên công tác Một lần học viên xin trân trọng cảm ơn! iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU v DANH MỤC CÁC HÌNH vi MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ DỰ BÁO THỦY VĂN HẠN VỪA TRONG MÙA CẠN 1.1 Một số đặc điểm tự nhiên kinh tế - xã hội lưu vực sông Sê San .3 1.1.1 Điều kiện địa lý tự nhiên kinh tế - xã hội 1.1.2 Đặc điểm mạng lưới sông, suối 1.1.3 Đặc điểm khí tượng Thủy văn 1.1.4 Hệ thống hồ chứa lưu vực sông Sê san .12 1.2 Tổng quan dự báo thuỷ văn hạn vừa nước 15 1.2.1 Trên giới 15 1.2.2 Trong nước .17 1.2.3 Trên lưu vực sông Sê San 20 1.2.4 Đánh giá chung………………………………………………… 21 Chương PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU 23 2.1 Phương pháp nghiên cứu 23 2.1.1 Phương pháp phân tích thống kê .23 2.1.2 Phương pháp kế thừa 23 2.1.3 Phương pháp mơ hình hóa 23 2.1.4 Phương pháp chuyên gia .31 2.2 Các phương pháp đánh giá chất lượng dự báo 31 iii 2.2.1 Đánh giá chất lượng dự báo mưa mơ hình IFS .31 2.2.2 Đánh giá sai số dự báo thủy văn 37 2.3 Cơ sở liệu 38 2.3.1 Tình hình tài liệu Khí tượng, Thủy văn thực đo 38 2.3.2 Các số liệu KTTV thực đo thu thập để thực luận văn 42 2.3.3 Số liệu mưa dự báo IFS 42 2.3.4 Bản đồ loại .42 Chương MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .43 3.1 Đánh giá khả sử dụng sản phẩm dự báo mưa IFS dự báo dòng chảy hạn vừa lưu vực sông Sê San 43 3.1.1 Kết nghiên cứu, đánh giá khả dự báo định lượng mưa hạn vừa mô hình IFS 43 3.1.2 Kết nghiên cứu hiệu chỉnh kết dự báo mưa số trị IFS làm đầu vào cho mơ hình thủy văn .44 3.2 Xây dựng phương án dự báo dịng chảy sơng Sê San mơ hình MIKE –NAM .47 3.2.1 Thiết lập mơ hình tính tốn mơ dịng chảy hạn vừa cho sông Sê San MIKE-NAM 47 3.2.2 Dự báo thử, đánh giá phương án dự báo 77 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DEM (Digital Elevation Model) Mơ hình độ cao số GIS (Geographic Information System) Hệ thống thơng tin địa lý KTTV Khí tượng Thủy văn ATNĐ Áp thấp nhiệt đới DHTNĐ Dải hội tụ nhiệt đới KKL Khơng khí lạnh HTTT Hình thời tiết DWD (Deutscher Wetter Dienst) Tổng cục thời tiết Cộng hoà Liên bang Đức ECMWF (European Centre for Cơ quan dự báo thời tiết hạn vừa Medium range Weather Forecasting) Châu Âu ETA Mơ hình dự báo số trị khu vực ETS (Equytable Threat Score) Chỉ số đánh giá GEM Mơ hình tồn cầu CMC GFS (Global Forecasting System) Mơ hình tồn cầu NCEP GME Mơ hình tồn cầu DWD GSM (Global Spectral Model) Mơ hình phổ tồn cầu JMA HRM (High Resolution Model) Mơ hình dự báo số trị độ phân giải cao NCEP (National Centers for Trung tâm dự báo môi trường quốc Environmental Prediction) gia Mỹ NWP (Numerical Weather Prediction) Dự báo thời tiết số trị TTDBQG Trung tâm Dự báo Khí t ượng Thủy văn Quốc gia WRF (Weather and Research Forecasting System) Mơ hình dự báo số trị khu vực v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Đặc trưng hình thái sơng thuộc lưu vực sơng Sê San Bảng 1.2: Thơng số số hồ chứa lưu vực S.Sê San 14 Bảng 2.1: Một số thơng số mơ hình NAM 26 Bảng 2.2: Quy định thuật ngữ dự báo thời gian 31 Bảng 2.3: Quy định thuật ngữ dự báo không gian .32 Bảng 2.4: Quy định đánh giá dự báo không gian 33 Bảng 2.5: Quy định đánh giá dự báo lượng mưa (mm) 33 Bảng 2.6: Tiêu chuẩn đánh giá sai số phương án 38 Bảng 2.7: Danh sách trạm KTTV sử dụng để nghiên cứu 39 Bảng 2.8: Danh sách trạm đo mưa tự động sử dụng để nghiên cứu 40 Bảng 3.1: Kết đánh giá dự báo mưa số trị mơ hình IFS 42 Bảng 3.2: Sai số trung bình sai số qn phương mơ hình IFS 42 Bảng 3.3: Điểm số đánh giá tổng lượng mưa thời đoạn 10 ngày mơ hình IFS 43 Bảng 3.4: Tần suất tuyển chọn 10% nhân tố dự báo theo phương pháp MLR cho mơ hình IFS cho trạm nghiên cứu 45 Bảng 3.5: Các số đánh giá dự báo nhị phân cho tập liệu độc lập mùa cạn toàn khu vực nghiên cứu 46 Bảng 3.6: Danh sách lưu vực phận .48 Bảng 3.7: Một số mùa cạn trận lũ trái vụ trạm dùng để hiệu chỉnh thơng số mơ hình Mike – Nam 50 Bảng 3.8: Một số mùa cạn trận lũ trái vụ trạm dùng để kiểm định thơng số mơ hình Mike – Nam 50 Bảng 3.9: Thống kê mùa cạn trận lũ trái vụ hồ chứa phục vụ hiệu chỉnh thơng số mơ hình Mike – Nam 51 Bảng 3.10: Thống kê mùa cạn trận lũ trái vụ hồ chứa phục vụ kiểm định thông số mơ hình Make – Nam51 Bảng 3.11: Bộ thơng số trung bình vị trí lưu vực sơng Sê San 52 Bảng 3.12: Kết đánh giá mơ hình mùa cạn 2010-2011, 2011-2012, v 2012-2013 53 Bảng 3.13: Kết kiểm định mơ hình mùa cạn trạm thủy văn 55 Bảng 3.14: Bảng giá trị thơng số trung bình điều kiện ban đầu tiểu lưu vực lưu vực sông Sê San 57 Bảng 3.15: Bảng giá trị thông số trung bình mơ hình Mike Nam cho lưu vực phận lưu vực sông Sê San 58 Bảng 3.16: Kết đánh giá trận lũ trái vụ trạm thủy văn 59 Bảng 3.17: Kết kiểm định mô hình trận lũ trái vụ mùa cạn trạm thủy văn 61 Bảng 3.18: Bộ thông số trung bình vị trí tính cho hồ chứa lưu vực sông Sê San 64 Bảng 3.19: Kết đánh giá mơ hình Nam cho dịng chảy hạn vừa mùa cạn hồ lưu vực sông Sê San 65 Bảng 3.20: Kết đánh giá mơ hình Nam cho dịng chảy hạn vừa mùa cạn hồ lưu vực sông Sê San 68 Bảng 3.21: Bảng giá trị thơng số trung bình điều kiện ban đầu tiểu lưu vực lưu vực sông Sê San 70 Bảng 3.22: Bảng giá trị thơng số trung bình mơ hình Nam cho lưu vực phận lưu vực sông Sê San 71 Bảng 3.23: Kết đánh giá mơ hình trận lũ trái vụ hồ lưu vực sông Sê San 72 Bảng 3.24: Kết kiểm định mô hình trận lũ trái vụ lưu vực sơng Sê San 75 Bảng 3.25: Đánh giá kết dự báo thử 79