DSpace at VNU: Khai thác sử dụng số liệu mưa vệ tinh trong dự báo lũ lưu vực sông Mê Kông (từ Chiang Sean đến Stung Treng)

Khai thác sử dụng số liệu mưa vệ tinh dự báo lũ lưu vực sông Mê Kông (từ Chiang Sean đến Stung Treng) Nguyễn Quốc Anh Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn Thạc sĩ ngành: Thủy văn học; Mã số: 60 44 90 Người hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Thanh Sơn Năm bảo vệ: 2012 Abstract: Tìm hiểu đặc điểm lưu vực sơng Mê Kơng , khái niệm số liệu mưa vệ tinh Nghiên cứu khai thác số liê ̣u mưa vê ̣ tinh bằ ng công cu ̣ GIS Sử dụng số liê ̣u mưa vê ̣ tinh làm đầ u vào cho mô hiǹ h thủy văn phu ̣c vu ̣ bài toán dự báo thủy văn Ứng dụng mơ , dự báo dòng chảy lưu vực sông Mê Kông từ Cheang Sean đến Stung Streng) mơ hình tốn thủy văn NAM Keywords: Thủy văn học; Khí hậu; Dự báo lũ; Lưu vực sơng Mê Kông Content MỞ ĐẦU Việc cung cấp thông tin dự báo lũ kịp thời, đủ độ xác chi tiết đóng vai trò quan trọng việc phòng chống giảm nhẹ thiên tai gây nhằm phát triển kinh tế xã hội quốc gia Các nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa khu vực Đơng Nam Á, sự hình thành dòng chảy lũ lưu vực sơng chủ yếu được hình thành từ mưa Như vâ ̣y, công tác dự báo tác nghiệp thủy văn , số liê ̣u mưa đươ ̣c cho là dữ liê ̣u đầ u vào sớ ng cho mơ hình tốn mơ q trình mưa – lũ Do nhiề u điề u kiê ̣n kinh tế , điạ hình mà khả xây dựng trạm đo mưa số khu vực Khi đó , số liê ̣u có đô ̣ tin câ ̣y cao từ các thiế t bi ̣viễn thám vê ̣ tinh là hế t sức quan tro ̣ng và có thể nói rằ ng là giải pháp tố t nhấ t để khắc phu ̣c cho khả không thể đă ̣t được tra ̣m đo mưa Tuy nhiên, sau đã có đươ ̣c sản phẩ m số liệu từ vê ̣ tình việc khai thác để phục vụ cho mục tiêu t oán đặt vấn đề không đơn giản Ngày nay, sự phát triể n ma ̣nh mẽ của cô ng cu ̣ thông tin điạ lý (GIS) viễn thám nên viê ̣c khai thác các số liê ̣u từ sản phẩ m vê ̣ tinh trở nên linh hoạt hữu hiệu Với những kiế n t hức đươ ̣c đào ta ̣o suố t quá triǹ h ho ̣c tâ ̣p cao ho ̣c ta ̣i Khoa Khí tươ ̣ng thủy văn và Hải dương học thuộc Đại học Khoa học Tự nhiên Hà nội , kinh nghiệm được làm việc quan đầu ngành dự báo thủy văn Việt Nam, đặc biệt thời gian được thực tâ ̣p làm việc Chương trình quản lý giảm thiểu lũ (FMMP), Ủy hội sông Mê Kông Quố c tế , học viên thực đề tài “Khai thác sử dụng số liệu mưa vệ tinh dự báo lũ lưu vực sông Mê Kông (từ Cheang Sean đến Stung Treng)” nhằ m ứng du ̣ng kỹ thuâ ̣t GIS khai thác số liê ̣u mưa vê ̣ tinh làm đầ u vào cho mô hiǹ h thủy văn NAM phu ̣c vu ̣ viê ̣c mô phỏng , dự báo lũ sông Mê Kông (đoạn từ Cheang Sean đến Stung Treng) Mê Kông mô ̣t chủ lưu rô ̣ng lớn cha ̣y dài từ biên giới Miế n Điê ̣n (Myanmar) đến biển, dọc theo dòng chảy khơng gặp hợp lưu đáng kể , gây ấn tượng: “sự hiǹ h thành dòng chảy sông chủ yếu mưa , chuyể n đô ̣ng của nước ̣c dòng chính chủ yế u tác đô ̣ng dòng chảy tuyến trên” Là dòng sơng quố c tế , sông Mê Kông đóng vai trò quan tro ̣ng đă ̣c biê ̣t sự phát triể n kinh tế , trị cho Quốc gia thuộc tiể u vùng Mê Kông (Lào, Campuchia , Thái Lan Viê ̣t Nam) Nhằ m sử du ̣ng tài nguyên nước mô ̣t cách tổ ng hơ ̣p và bề n vững , Ủy hội sông Mê Kông Quố c tế đươ ̣c thành lâ ̣p sau Hiê ̣p đinh ̣ “hơ ̣p tác phát triể n bề n vững lưu vực sông Mê Kông – năm 1995” [12] Thực tế, theo báo cáo hàng năm kể từ sau Ủy hội được thành lập trước Trung tâm quản lý giảm thiểu lũ (RFMMC) đời; nằm Chương trình quản lý giảm thiểu (FMMP) Ủy hội ; những lợi ích lũ đem lại thiệt hại lũ người và của cải cho các quố c gia tiể u vùng thâ ̣t khôn lường Có lẽ, những thiệt hại từ lũ thúc đẩy Chính phủ Việt Nam , được quốc gia khác đồng ủng hộ , Chiế n lươ ̣c quản lý lũ Ủy hội sông Mê Kông Quố c tế đươ ̣c thông qua năm 2001[`12] Tiếp theo đó, dựa chiến lược Chương triǹ h quản lý và g iảm nhẹ lũ (FMMP – Flood Management and Mitigation Programme ) đươ ̣c thực hiê ̣n từ năm 2004 với mu ̣c tiêu chung là “ngăn chặn và giảm thiểu thiệt hại về người và của lũ gây , vẫn trì được nh ững lợi ích lũ mang lại”[12] Đến đầu năm 2005, Ủy hội sông Mê Kông Quốc tế được đồng ý Quốc gia thuộc tiểu vùng sông Mê Kông (Lào, Campuchia, Thái Lan Việt Nam) thành lập Trung tâm quản lý giảm thiểu lũ vùng (RFMMC) đặt ta ̣i Camphuchia với nhiệm vụ cảnh báo dự báo lũ cho tồn hệ thống sơng Mê Kơng nhằm quản lý giảm thiểu thiệt hại lũ gây lưu vực Từ được thành lập đến nay, RFMMC đã không ngừng phát triể n ̣ thố ng cảnh báo , dự báo lũ Đã có nhiều nghiên cứu việc ứng du ̣ng công cu ̣ kỹ thuật cao GIS nhằm khai thác sản phẩm vệ tinh như: mưa, gió, nhiệt độ phục vụ làm đầu vào cho mơ hình thủy văn, thủy lực phục vụ toán dự báo lũ Hiện nay, Trung tâm sử dụng công nghệ hồn hảo tích hợp việc phân tích không gian, thời gian số liệu đầu vào, vận hành hệ thống mơ hình tốn thủy văn, thủy lực nhằm phục vụ dự báo tác nghiệp cho toàn lưu vực sông Mê Kông Tuy nhiên, tổ chức Quốc tế, cơng cụ hệ thống có tính quyền cao nên khơng được sử dụng chưa có cho phép tác giả Đây những lý cùng với mong muốn được học hỏi, nâng cao trình độ chun mơn mong muốn áp dụng kiến thức được được đào tạo qua khóa học thạc sỹ Dưới hướng dẫn PGS TS Nguyễn Thanh Sơn, tác giả làm việc nghiêm túc hoàn thành luận văn với những nội dung sau đây: Về phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp thu thâ ̣p số liê ̣u - Phương pháp thố ng kê - Phương pháp mô hình hóa Về pha ̣m vi của luâ ̣n văn: - Phạm vi không gian Lưu vực sông Mê Kông (từ Cheang Sean đế n Stung Treng) - Phạm vi chuyên môn: Khai thác số liệu mưa vệ tinh dự báo thủy văn Mục tiêu của luận văn: - Tìm hiểu đặc điểm lưu vực sông Mê Kông, khái niệm số liệu mưa vệ tinh - Nghiên cứu khai thác số liê ̣u mưa vê ̣ tinh bằ ng công cu ̣ GIS - Sử dụng số liê ̣u mưa vê ̣ tinh làm đầ u vào cho mô hình thủy văn phu ̣c vu ̣ bài toán dự báo thủy văn - Ứng dụng mơ , dự báo dòng chảy lưu vực sông Mê Kông từ Cheang Sean đế n Stung Streng) mơ hình tốn thủy văn NAM Bố cục của luận văn: Phần mở đầu: Nội dung chủ yếu giới thiệu tổng quát dự báo thủy văn nói chung, việc sử dụng số liệu mưa vệ tinh dự báo thủy văn (mục đích lợi ích), giới thiệu sơ qua việc thành lập Ủy hội sông Mê Kông Quốc tế, Trung tâm quản lý giảm thiểu lũ vùng Chương “Tổng quan lưu vực sơng Mê Kơng”: có hai nội dung chính; i) trình bày điều kiện khí tượng thủy văn, khí hậu lưu vực sông Mê Kông ii) giới thiệu đời RFMMC hệ thống cảnh báo, dự báo lũ được sử dụng Trung tâm Chương “Xây dựng công cụ khai thác mưa vệ tinh” : có hai nội dung chương này; i) Giới thiệu nguồn dữ liệu vệ tinh được ứng dụng dự báo tác nghiệp RFMMC ii) trình bày chi tiết việc xây dựng công cụ khai thác số liệu mưa vệ tinh làm đầu vào cho mô hình thủy văn NAM; được tác giả xây dựng ngôn ngữ Visual Basic Chương “Ứng dụng số liệu mưa vệ tinh làm đầu cho mơ hình tốn thủy văn NAM dự báo lũ sông Mê Kông”: có bốn nội dung chương i) Giới thiệu lý thuyết mơ hình NAM ii) Giới thiệu lý thuyết phương pháp diễn tốn Muskingum iii) Trình bày việc xây dựng công cụ phục vụ việc ứng dụng mô hình tốn NAM cho mơ phỏng, dự báo lũ sơng Mê Kông iiii) Nhận xét kết mô mưa dòng chảy lũ sơng Mê Kơng mơ hình NAM từ đầu vào số liệu mưa vệ tinh Phần kết luận kiến nghị: Trình bày số kết luận văn đạt được kiến nghị số vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu Tài liệu tham khảo: Thống kê tài liệu được tác giả tham khảo trình làm luận văn Phụ lục: Trình bày số đoạn mã lập trình ngơn ngữ Visual Basic được q trình làm luận văn References Tiếng việt [1] Trịnh Quang Hòa, Nguyễn Ngọc Trân, Những đặc điểm thủy văn, thủy lực vùng hạ lưu sơng Mê Kơng Mơ hình hóa dòng chảy sông Mê Kông từ Chiang Saen đến Tân Châu và Châu Đốc, 1995 Đề tài nghiên cứu hợp tác giữa Trung tâm Nghiên cứu Phát triển Đồng sông Cửu Long Trường đại học Thủy Lợi Hà Nội, được tài trợ tổ chức IDRC (Canada) [2] Trịnh Quang Hòa, Nhận dạng lũ sơng Hồng điều hành hồ Hòa Bình, chống lũ hạ du Báo cáo đề tài khoa học cấp nhà nước, 1992 – 1993, Đại học Thủy Lợi Hà Nội [3] Nguyễn Hữu Khải, Nguyễn Thanh Sơn, Mơ hình tốn thủy văn, 2010, NXB Giáo dục [4] Hồ Trọng Tiến, Dự báo lũ dựa tính tốn trùn sóng động học của thành phần nguồn lũ cho vùng Tứ Giác Long Xuyên, 2004, Viện quy hoạch thủy lợi Miền Nam Tiếng Anh [5] MRCS, Flood Management and Mitigation Programme (FMMP), Regional Flood Management and Mitigation Centre (RFMMC),URBS and FEWS and evaluation of pilot system development of URBS and FEWS for selected catchment for each national line agencies, Phnom Penh, Cambodia, June, 2011, Regional Advance Training Course, OSP:MRCS [6] MRC, Overview of the Hydrology of the Me Kong Basin, November 2005 [7] MRC, RFMMC, System performance evaluation report, October 2009 [8] MRC, FMMP, accuracy analysis of the RIMES’s grid – based rainfall and NOAA’s Satellite Rainfall Estimate, March 2010 [9] URBS, a rainfall runoff routing Model for Flood forecasting & design, version 4.00 by D.G Carroll [10] NOAA, User’s Guide for Global Rainfall Map in near – Real – Time by JAXA Global Rainfall [11] MRC, Bias Correction for Satellite Precipitation Estimation used by the MRC Me Kong Flood Forecasting System, Dr W.W Immerzeel March 2010 Trang web: [12] http://www.mrcmekong.org [13] www.internationalfloodnetwork.org [14] http://trmm.gsfc.nasa.gov [15] http://www.nchmf.gov.vn ... gian Lưu vực sông Mê Kông (từ Cheang Sean đế n Stung Treng) - Phạm vi chuyên môn: Khai thác số liệu mưa vệ tinh dự báo thủy văn Mục tiêu của luận văn: - Tìm hiểu đặc điểm lưu vực sông Mê Kông, ... việc sử dụng số liệu mưa vệ tinh dự báo thủy văn (mục đích lợi ích), giới thiệu sơ qua việc thành lập Ủy hội sông Mê Kông Quốc tế, Trung tâm quản lý giảm thiểu lũ vùng Chương “Tổng quan lưu vực. .. “Xây dựng cơng cụ khai thác mưa vệ tinh : có hai nội dung chương này; i) Giới thiệu nguồn dữ liệu vệ tinh được ứng dụng dự báo tác nghiệp RFMMC ii) trình bày chi tiết việc xây dựng công cụ khai