Nghiên cứu xây dựng bộ cơ sở dữ liệu mưa cực hạn phục vụ giảm nhẹ thiên tai trên địa bàn một số tỉnh miền Trung và Tây Nguyên (tt)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BỘ CƠ SỞ DỮ LIỆU MƯA CỰC HẠN PHỤC VỤ GIẢM NHẸ THIÊN TAI TRÊN ĐỊA BÀN MỘT SỐ TỈNH MIỀN TRUNG VÀ TÂY NGUYÊN Mã số: B2016-ĐN02-02 Chủ nhiệm đề tài: PGS TS NGUYỄN CHÍ CƠNG Tham gia: ThS NGUYỄN VĨNH LONG Đà Nẵng, 2019 INFORMATION ON RESEARCH RESULTS General information: Project title: Study to build an extreme rainfall database for disaster mitigation in the Central and Highlands, Vietnam Code number: B2016-ĐN02-02 Coordinator: Nguyen Chi Cong Implementing institution: The University of DanangUniversity of Science and Technology Duration: from 9/2016 to 9/2018 Objective(s): The project uses a regional approach in frequency analysis of rainfall to build an extreme rainfall database and to actively control natural disasters in the Central and Highlands, Vietnam Creativeness and innovativeness: Apply a regional method for 75 rainfall gauges in the Central and Highlands, to build an extreme rainfall database and to build a map of extreme rainfall distribution with high reliability Research results: The project has achieved three main results: (i) to estimate an extreme rainfall database of 75 rain gauges in a study area based on regional rainfall analysis; (ii) to build a map of extreme rainfall distribution for the Central and Highlands, Vietnam; (iii) Application of this map to develop disaster risk map due to heavy rainfall for provinces in the Central and Highlands, Vietnam Products: The project has achieved the following products: (i) serve in postgraduate training with three master theses successfully defended; (ii) publish scientific papers with four articles published in national journals and conferences; (iii) application of regional method for rainfall data in the Central and Highlands, Vietnam Transfer alternatives, application institutions, impacts and benefits of research results: The results will be transferred free to the Technical Center for Disaster Prevention in the Central and Highlands at 102 Yen Bai street, Hai Chau district, Da Nang city MỤC LỤC MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Mục tiêu đề tài: Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH KHÍ HẬU VÙNG NGHIÊN CỨU 1.1.Đặc điểm khí hậu khu vực nghiên cứu 1.2.Hiện trạng trạm đo mưa vùng nghiên cứu CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1.Phương pháp phân chia vùng đồng liệu mưa ngày 2.2.Phương pháp kiểm tra tính đồng mẫu liệu 2.3.Phương pháp phân tích tần suất mưa vùng 2.4.Phương pháp nội suy mưa CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG BỘ CƠ SỞ DỮ LIỆU MƯA CỰC HẠN 3.1 Cơ sở liệu vùng nghiên cứu 3.2 Kết phân chia vùng đồng 3.3 Kết phân tích tần suất mưa vùng sở liệu mưa thời đoạn 3.4 Kết đồ mưa thời đoạn 10 CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG BẢN ĐỒ RỦI RO THIÊN TAI DO MƯA LỚN 11 4.1.Cơ sở pháp lý cần thiết xây dựng đồ rủi ro thiên tai 11 4.2.Lựa chọn kịch xây dựng đồ rủi ro thiên tai mưa lớn 11 4.3.Các bước xây dựng đồ cấp độ rủi ro thiên tai mưa lớn 13 4.4 Kết đồ rủi ro thiên tai mưa lớn 13 Trang MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Khu vực Miền Trung Tây Nguyên hàng năm chịu ảnh hưởng lớn loại thiên tai, đặc biệt mưa lũ Do lượng mưa phân bố không đồng không gian thời gian, kết hợp với địa hình sườn dốc nên có mưa lớn thường xãy lũ lớn sạt lỡ đất lưu vực hệ thống sông làm thiệt hại người, tài sản phá hoại cơng trình hồ đập Một hạn chế tính tốn lũ mưa thiết kế cho cơng trình hồ đập tính khơng chắn Điều dẫn đến rủi ro an toàn cho hồ đập mùa mưa lũ, đặc biệt bối cảnh biến đổi khí hậu diễn khơng chắn ước tính giá trị mưa cực hạn cao Mưa cực hạn giá trị ước tính lượng mưa theo tần suất thiết kế kiểm tra công trình ứng với thời đoạn mưa 24h; 72h; 120h; 168h Theo số liệu thống kê an toàn hồ, đập Miền Trung Tây Nguyên phần lớn trận mưa cực hạn gây nên Tuy nhiên việc ước tính mưa cực hạn Việt Nam nhiều hạn chế sử dụng cách tiếp cận địa phương, tức sử dụng số liệu thống kê trạm đo mưa với số năm quan sát ngắn so với yêu cầu thống kê ước tính giá trị cực hạn Để khắc phục hạn chế trên, đề tài sử dụng cách tiếp vùng phân tích tần suất mưa, nhằm giảm khơng chắn ước tính mưa cực hạn Đề tài “Nghiên cứu xây dựng sở liệu mưa cực hạn phục vụ giảm nhẹ thiên tai địa bàn số tỉnh Miền Trung Tây Nguyên” cần thiết bối cảnh Mục tiêu đề tài: Mục tiêu tổng quát đề tài sử dụng cách tiếp cận vùng phân tích tần suất mưa để xây dựng sở liệu mưa cực hạn nhằm chủ động cơng tác phịng chống thiên tai địa bàn tỉnh Miền Trung Tây Nguyên Để đạt mục tiêu đề tài cần thực mục tiêu cụ thể sau: -Phân tích tần suất mưa vùng dựa tất số liệu đo mưa trạm đo thuộc vùng nghiên cứu; -Ước tính lượng mưa cực hạn theo tần suất thiết kế, tần suất kiểm tra cơng trình theo thời đoạn mưa; -Xây dựng đồ phân bố mưa cực hạn; -Ứng dụng sở liệu mưa cực hạn phòng chống thiên tai Trang Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu số liệu thống kê lượng mưa ngày trạm đo mưa vùng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu đề tài tập trung cho tỉnh khu vực Miền trung Tây nguyên như: Thừa Thiên Huế; Đà Nẵng; Quảng Nam; Quảng Ngãi; KonTum Gia Lai Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu: Đề tài sử dụng cách tiếp cận vùng (regional approach) phân tích tần suất mưa thay cho cách tiếp cận truyền thống Cách tiếp cận mưa vùng tập hợp tất số liệu quan sát mưa tất trạm đo mưa vùng nhằm mục đích tăng kích thước mẫu số liệu thống kê để suy luận thống kê vùng có chắn, sau phân phối giá trị mưa vùng trạn đo mưa theo số mưa vùng Để giải toán này, thường sử dụng phương pháp suy luận Bayesian phương pháp mô Monte Carlo theo chuổi Markov Chain CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH KHÍ HẬU VÙNG NGHIÊN CỨU 1.1.Đặc điểm khí hậu khu vực nghiên cứu Vùng nghiên cứu bao gồm tỉnh thuộc khu vực MT-TN gồm: Thừa Thiên Huế, Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Kun Tom Gia Lai 1.2.Hiện trạng trạm đo mưa vùng nghiên cứu Nhìn chung, mạng lưới quan trắc mưa vùng nghiên cứu phân bố không đồng theo không gian Vùng núi cao, nơi đầu nguồn hệ thống sông suối, mạng lưới điểm đo mưa thưa, đặc biệt vùng núi phía Tây Bắc tỉnh Thừa Thiên Huế, Quảng Nam, Quảng Ngãi Các trạm quan trắc lượng mưa xây dựng đơn vị khác nhằm phục vụ cho lĩnh vực khác nhau, đội ngũ quan trắc lại không đào tạo quy, khơng hiểu quy chế quy định quan trắc, lưu trữ số liệu Ngoài ra, cịn chưa có quy chế trao đổi số liệu, thông tin nên liệu, nguồn liệu mưa quan trắc lớn, song lại phân tán, chí coi tài sản riêng; cơng nghệ quan trắc nhìn chung lạc hậu, thiếu đồng Từ dẫn đến việc khai thác liệu khó khăn hạn chế hiệu sử dụng Mưa vùng nghiên cứu chủ yếu quan trắc từ sau ngày đất nước thống Một số trạm thành lập quan trắc từ năm 1976, có số trạm thành lập muộn Một số trạm Trang thành lập hoạt động số năm Do số liệu mưa vùng nghiên cứu khơng đồng thời điểm thời gian quan trắc Nguồn số liệu mưa sử dụng nghiên cứu tổng hợp từ nhiều nguồn: Đài Khí tượng thủy văn khu vực Trung Trung Bộ; Đài khí tượng thủy văn Tây Ngun, cơng ty khai thác cơng trình thủy lợi tỉnh CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trong thủy văn cơng trình, phân tích tần suất mưa thiết kế thực cần thiết Theo quy chuẩn tiêu chuẩn thiết kế tần suất thiết kế cơng trình thường nằm vùng đuôi đường cong tần suất Tuy nhiên với số năm quan trắc ngắn trạm đo dẫn đến không chắn giá trị suy luận ứng với tần suất thiết kế Để khắc phục hạn chế này, phương pháp phân tích tần suất vùng (RFA-Regional Frequency Analysis) áp dụng rộng rãi năm gần Đối với phân tích tần suất mưa chất phương pháp vùng nhóm tất giá trị thống kê trạm đo mưa vùng sau giá trị thống kê trạm chia cho “chỉ số mưa vùng”, sau tiến hành phân tích tần suất vùng với mục đích làm lớn kích thước mẫu thống kê, từ tăng độ tin cậy đường cong suy luận vùng Sau đó, giá trị đường cong suy luận vùng nhân với số mưa vùng ta thu đường cong suy luận cho trạm đo mưa vùng với độ tin cậy cao so với phương pháp suy luận mà sử dụng số liệu thống kê hạn chế trạm Tuy nhiên, để làm điều liệu mưa vùng phải thỏa mãn điều kiện “đồng nhất” số mưa vùng sử dụng theo đề xuất Hosking Wallis (1997) giá trị mưa bình quân trạm đo Theo Hosking Wallis (1997), vùng xem đồng liệu mưa mẫu liệu mưa trạm đo có chung tỷ lệ phân phối, điều đồng nghĩa tồn hàm phân phối thống kê chung cho tất mẫu thống kê vùng mẫu liệu mưa vùng phải thỏa mãn điều kiện test Hosking Wallis Nếu khơng thỏa mãn điều kiện cần phải tiến hành chia vùng nghiên cứu (main region) thành tiểu vùng (sub-region) cho mẫu liệu tiểu vùng thỏa mãn test Hosking Wallis Do vậy, phân tích tần suất mưa vùng có bước (i) phân chia vùng đồng (ii) phân tích tần suất vùng sau phân chia Trong nghiên cứu này, kết phân tích tần suất mưa vùng trạm ứng với tần suất thiết kế thời đoạn mưa bất lợi 1, 3, ngày lớn trích suất để xây dựng sở liệu mưa thời đoạn sử dụng phương pháp nội suy ArcGIS để xây dựng đồ mưa thời đoạn nhằm nhận biết vùng tiềm ẩn rủi ro thiên tai mưa lớn đề xuất giải pháp phòng ngừa thiệt hại Trang Trong nội dung báo cáo trình bày sở lý thuyết phương pháp sử dụng để tạo sở liệu mưa thời đoạn đồ mưa thời đoạn 2.1.Phương pháp phân chia vùng đồng liệu mưa ngày a Phương pháp phân cụm không thứ bậc (K-Means) b Phương pháp phân cụm thứ bậc (Ward) 2.2.Phương pháp kiểm tra tính đồng mẫu liệu 2.3.Phương pháp phân tích tần suất mưa vùng a Lựa chọn phân phối thống kê b Phương pháp số mưa vùng c Thuật toán Bayesian Markov chain Monte Carlo 2.4.Phương pháp nội suy mưa Các nghiên cứu trước nội suy mưa phương pháp nội suy khoảng cách ngược (IDW) phù hợp cho kết tốt so với phương pháp nội suy khác Trong nghiên cứu này, đồ phân bố lượng mưa thành lập dựa nguyên tắc nội suy biến đổi trung bình với trọng số tính theo khoảng cách ngược CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG BỘ CƠ SỞ DỮ LIỆU MƯA CỰC HẠN 3.1 Cơ sở liệu vùng nghiên cứu a Vùng nghiên cứu Vùng nghiên cứu bao gồm tỉnh thuộc khu vực MT-TN gồm: Thừa Thiên Huế, Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Kun Tom Gia Lai b Dữ liệu Trong RFA, mẫu số liệu thực đo trạm đóng vai trị quan trọng Theo mẫu số liệu đo phải thỏa mãn điều kiện: tính đại diện khơng gian, thời gian đo liên tục đủ dài (ít 15 năm), chất lượng đo phải tin cậy đặc biệt mẫu liệu vùng phải đồng Qua phân tích đánh giá, nghiên cứu lựa chọn 75 trạm thỏa mãn điều kiện Trong đó, thời gian đo ngắn 15 năm (trạm IaLy) dài 59 năm (trạm Pleiku), thời gian đo liên tục trung bình 31 năm c Vector tham số thuộc tính trạm đo mưa Trong nghiên cứu này, tác giả sử dụng tham số thuộc tính mưa (kinh độ, vĩ độ độ cao độ) trạm quan trắc mưa Các thuộc tính phù hợp với trạng số liệu khu vực nghiên cứu đặc biệt tham số cao độ trạm có ảnh hưởng lớn đến lượng mưa 3.2 Kết phân chia vùng đồng Các kết trình bày thực theo quy trình tiêu chí sau Trong RFA, để tăng kích thước mẫu thống kê giảm khơng chắn suy luận ứng với tần suất thiết kế số lượng trạm đo vùng hay tiểu vùng nhiều tốt Do phân cụm cần hạn Trang chế phân nhiều tiểu vùng số lượng trạm tiểu vùng tương đối đồng Quy trình thực sau: (i) với mẫu liệu tương ứng với thời đoạn mưa tính tốn NLN (24h), NLN (72h), NLN (120h) NLN (168h) 75 trạm, cho K=1 kiểm tra tính đồng mẫu liệu này; (ii) mẫu liệu khơng đồng tăng K=2 tiếp tục kiểm tra tính đồng tiểu vùng mẫu liệu Tương tự tiểu vùng đồng Bảng 3.1 trình bày kết kiểm tra tính đồng K=1 mẫu liệu (1 NLN, NLN, NLN, NLN ) Bảng 3.1: Chỉ số (Hn) kiểm tra tính đồng mẫu liệu (K=1) Hn H1 H2 H3 Kết luận NLN 2.073 1.163 0.774 Không đồng NLN -0.380 1.561 0.868 NLN -0.667 1.446 1.072 NLN 1.451 2.902 2.647 Đồng Đồng Khơng đồng Hình 3.1 Hình 3.2 thể kết phân cụm (K=2) theo phương pháp K-Means Ward cho mẫu liệu NLN NLN với thuộc tính trạm kinh độ, vĩ độ cao độ Hình 3.3 Hình 3.4 thể đồ phân bố tiểu vùng phương pháp Ward (ký hiệu vùng A vùng B) K-Means (ký hiệu vùng vùng 2) Biểu đồ phân cụm theo phương pháp Ward (Hình 3.2) cho thấy với mẫu liệu NLN, tiểu vùng đồng thời đạt đồng K= Tuy nhiên kích thước mẫu liệu tiểu vùng bị giảm đáng kể (N = 23, 15, 12, 18 trạm) Trong đó, phương pháp K-Means phân chia thành tiểu vùng mẫu liệu tiểu vùng đồng (Bảng 3.4) kích thước mẫu liệu trạm đồng (N= 30, 19 26 trạm), tức giữ nguyên vùng (đồng nhất) phân chia vùng thành vùng 2’ vùng 2’’ Do đó, mẫu liệu NLN chọn phương pháp K-Means để phân cụm số tiểu vùng K=3 hợp lý Đối với mẫu liệu NLN K=3 (Bảng 3.5): theo phương pháp Ward (Hình 3.5) chia vùng A (50 trạm) thành vùng A’(27 trạm) vùng A” (23 trạm) Theo phương pháp K-Means (Hình 3.6) chia tiểu vùng thành vùng 2’ (19 trạm) vùng 2” (26 trạm) Bảng cho thấy số Hn tiểu vùng đồng nhất, ngoại trừ tiểu vùng A” (Ward) đồng Tác giả khuyến nghị nên dùng kết phương pháp K-Means phân cụm cho mẫu liệu này, với số lượng tiểu vùng K=3 số lượng trạm đo tiểu vùng 30, 19 26 trạm theo vị trí Hình 3.6 Trang Hình 3.1: Biểu đồ phân cụm theo phương pháp K-Means (Với K=2) Hình 3.2: Biểu đồ phân cụm theo phương pháp Ward (K= 2, 3, 5) Hình 3.3: Bản đồ phân tiểu vùng Hình 3.4: Bản đồ phân tiểu vùng theo phương pháp Ward (K=2) theo phương pháp K-Means (K=2) Bảng 3.2: Chỉ số (Hn) kiểm tra tính đồng mẫu liệu NLN (K=2) Phương pháp Ward K-Means Vùng/ Số trạm Vùng A/ (NA = 50 trạm) Vùng B/ (NB = 25 trạm) Vùng 1/ (N1 = 30 trạm) Vùng 2/ (N2 = 45 trạm) H1 H2 0.040 0.544 2.163 1.059 -0.113 -0.046 2.130 1.516 Trang H3 Kết luận 0.714 Đồng 0.388 Không đồng -0.159 Đồng 1.116 Không đồng Bảng 3.3: Chỉ số (Hn) kiểm tra tính đồng mẫu liệu NLN (K=2) Phương pháp Vùng/ Số trạm H1 H2 H3 Kết luận Ward Vùng A/ Vùng B/ (NA = 50 trạm) (NB = 25 trạm) -1.575 1.691 1.060 2.288 0.765 2.650 Không đồng Đồng nhất K-Means Vùng 1/ Vùng 2/ (N1 = 30 trạm) (N2 = 45 trạm) -2.347 3.692 -0.407 3.412 -0.235 2.773 Đồng Không đồng Bảng 3.4: Chỉ số (Hn) kiểm tra tính đồng mẫu liệu 1NLN (K=3) theo phương pháp K-Means Hn H1 H2 H3 Kết luận Vùng (N= 30 trạm) -0.113 -0.046 -0.159 Đồng Vùng 2’ (N= 19 trạm) 1.828 0.780 0.106 Đồng Vùng 2” (N= 26 trạm) -0.262 1.009 1.404 Đồng Hình 3.6: Bản đồ phân tiểu vùng theo phương pháp K-Means cho NLN Bảng 3.5: Chỉ số (Hn) kiểm tra tính đồng mẫu liệu NLN (K=3) theo phương pháp Ward K-Means Hình 3.5: Bản đồ phân tiểu vùng theo phương pháp Ward cho NLN Ward (không chọn) K-Means (phương án chọn) Vùng/ Vùng A’ / Vùng A” / Vùng B/ Vùng Vùng 2’ Vùng 2” Số trạm (N=27trạm) (N= 23 trạm) (N= 25 trạm) (N= 30 trạm) (N= 19 trạm) (N= 26 trạm) H1 -2.546 0.637 1.422 -2.499 0.430 -1.142 H2 -0.775 1.997 1.070 -0.374 1.684 -0.229 H3 -0.600 0.705 -0.179 1.597 -0.311 2.000 Kết luận Đồng Có thể đồng Đồng Trang Đồng Đồng Đồng 3.3 Kết phân tích tần suất mưa vùng sở liệu mưa thời đoạn a Lựa chọn hàm phân phối phù hợp - Thời đoạn mưa ngày lớn (NLN) Kết (Bảng 3.6) tính giá trị ZDist tương ứng với dạng phân phối xem có khả phù hợp (GLO, GEV, LN3, PE3 GPA) cho mẫu liệu vùng cho thấy với thời đoạn mưa 1NLN vùng có hàm (GEV GNO) phù hợp, tương tự vùng 2’ có hàm (GLO GEV) riêng vùng 2’’ cho kêt hàm phân phối GLO thoả mãn Theo nguyên tắc chọn hàm phân phối thống kê, tác giả chọn hàm GEV cho liệu vùng 1; GLO cho vùng 2’ vùng2’’ Bảng 3.6: Lựa chọn hàm phân phối |ZDIST|≤1,64 |ZDIST| GLO GEV GNO PE3 GPA Chọn PP Vùng 2’ 0.445 -1.107 -1.711 -2.826 -4.850 GLO Vùng 2.114 -0.485 -1.094 -2.368 -6.429 GEV Vùng 2’’ 0.419 -1.831 -2.367 -3.482 -6.983 GLO - Thời đoạn mưa ngày lớn (NLN) Bảng 3.7: Lựa chọn hàm phân phối |ZDIST|≤1,64 |ZDIST| GLO GEV GNO PE3 GPA Chọn PP Ngày max -0.03666401 -3.927036 -4.793269 -6.636803 -12.78301 GLO - Thời đoạn mưa ngày lớn (NLN) Bảng 3.8: Lựa chọn hàm phân phối |ZDIST|≤1,64 |ZDIST| GLO GEV GNO PE3 GPA Chọn PP Ngày max 0.5508964 -3.67314 -4.39342 -6.091067 -13.10289 GLO - Thời đoạn mưa ngày lớn (NLN) Bảng 3.9: Lựa chọn hàm phân phối |ZDIST|≤1,64 |ZDIST| GLO GEV Vùng 2’ 4.073886 0.02300771 Vùng -0.1370156 -2.313939 Trang Vùng 2’’ 0.7942786 -1.073591 GNO PE3 GPA Chọn PP -2.964454 -4.234077 -7.4059 GLO 0.4441826 0.09149525 -7.992157 GEV -1.518394 -2.444315 -5.349626 GLO b Kiểm chứng kết Để kiểm chứng kết phân tích tần suất mưa vùng, tác giả đề xuất giải pháp sau: chọn mẫu liệu đại diện mưa thời đoạn NLN, sử dụng phương pháp phân tích tần suất mưa vùng địa phương để phân tích tần suất mẫu liệu Cả hai phương pháp dựa suy luận Bayesian MCMC, sau trích xuất giá trị mưa thời đoạn ứng với tần suất 1% (thời gian lặp lại T=100 năm) cho trạm đo vùng Sử dụng kết để xây dựng đồ mưa thời đoạn so sánh kết phân bố mưa tính tốn thực tế Bản đồ kết nội suy dạng raster với kích thước pixel lấy 50m x 50m; sau cắt bỏ phần ngồi khu vực nghiên cứu đồ phân bố lượng mưa NLN ứng với T=100 năm Kết cho thấy lượng mưa NLN ứng với T=100 năm phù hợp với thực tế quan trắc trạm đo, cụ thể như: lượng mưa 1NLN xét toàn vùng chủ yếu tập trung vùng duyên hải Miền Trung cục lớn điểm trạm như: Tà Lương (ID=7); Nam Đông (10), Trà My (26), Sơn Giang (36), Minh Long (41) Trong phương pháp địa phương (hình 8) cho kết khơng phù hợp với thực tế, đặc biệt điểm trạm Huế (5) Krông Pa (73) Nguyên nhân phương pháp địa phương sử dụng mẫu số liệu ngắn trạm đo để suy luận giá trị mưa với thời gian lặp lại cao c Bộ sở liệu mưa thời đoạn Qua phần tích cho thấy phương pháp phân tích tần suất mưa vùng cho kết ước tính mưa thời đoạn có độ tin cậy phù hợp với phân bố mưa thực tế so với phương pháp địa phương Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích tần suất mưa vùng để ước tính lượng mưa thời đoạn ứng với tần suất thường dùng thiết kế cơng trình: 2%; 1,5%; 1%; 0,5%; 0,1%; 0,02% 0,01% Các mức tần suất ước tính cho sở liệu mưa 1; 3; ngày lớn Các bảng 3.13; 3.14; 3.15 3.16 thuộc phụ lục 1, thể giá trị ước tính lượng mưa thời đoạn 75 trạm đo mưa thuộc vùng nghiên cứu Bộ sơ sở liệu dùng thiết kế cơng trình xây dựng đồ mưa thời đoạn phục vụ cơng tác phịng chống thiên tai 3.4 Kết đồ mưa thời đoạn Sử dụng sở liệu mưa thời đoạn để xây dựng đồ mưa thời đoạn công cụ ArcGIG dựa phương pháp nội suy khoảng cách ngược (IDW) Với mục đích xây dựng đồ mưa thời đoạn phục vụ Trang 10 công tác dự báo cảnh báo lũ quét sạt lở đất Các tần suất xem xét để xây dựng đồ mưa thời đoạn 2%; 1,5%; 1% 0,5% Từ hình 3.11 đến hình 3.14 thuộc phụ lục đồ mưa thời đoạn ngày lớn ứng với tần suất xem xét Từ hình 3.15 đến hình 3.18 thuộc phụ lục đồ mưa thời đoạn ngày lớn ứng với tần suất xem xét Từ hình 3.19 đến hình 3.22 thuộc phụ lục đồ mưa thời đoạn ngày lớn ứng với tần suất xem xét Từ hình 3.23 đến hình 3.26 thuộc phụ lục đồ mưa thời đoạn ngày lớn ứng với tần suất xem xét CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG BẢN ĐỒ RỦI RO THIÊN TAI DO MƯA LỚN 4.1.Cơ sở pháp lý cần thiết xây dựng đồ rủi ro thiên tai Để xác định vùng rủi ro mưa lớn, nghiên cứu dựa 02 văn pháp lý Thủ tướng phủ đây: -Quyết định số 44/2018/QĐ-TTg Thủ tướng phủ, ngày 15 tháng năm 2018, Quy định chi tiết cấp độ rủi ro thiên tai -Quyết định số 705/QĐ-TTg Thủ tướng phủ, ngày 07 tháng năm 2018, Phê duyệt chương trình cập nhật phân vùng rủi ro thiên tai, lập đồ cảnh báo thiên tai, đặc biệt thiên tai liên quan đến bão, nước dâng bão, lũ, lũ quét, sạt lở đất, hạn hán, xâm nhập mặn 4.2.Lựa chọn kịch xây dựng đồ rủi ro thiên tai mưa lớn Kịch xây dựng đồ rủi thiên tai mưa lớn dựa theo hướng dẫn Quyết định số 44/2018/QĐ-TTg lượng mưa thời gian mưa Theo đó, tổng lượng mưa 24 kéo dài thời gian: (i) từ đến ngày (ii) từ đến ngày (bảng 4.1) Do đó, với khoảng thời gian trì từ đến ngày, nghiên cứu lựa chọn thời đoạn mưa ngày (24h) với khoảng thời gian trì từ đến ngày, nghiên cứu lựa chọn thời đoạn mưa ngày (72h) Tuy nhiên, ứng với thời đoạn mưa việc lựa chọn lượng mưa ứng với tần suất vấn đề cần xem xét Kịch mưa lựa chọn mưa thời đoạn 24h 72h ứng với tần suất 2% để xây dựng đồ rủi ro thiên tai mưa lớn cho tỉnh thuộc vùng nghiên cứu (Hình 4.1 Hình 4.2) Trang 11 Hình 4.1: Bản đồ phân bố mưa thời đoạn 24h, tần suất p=2% Hình 4.2: Bản đồ phân bố mưa thời đoạn 72h, tần suất p=2% Bảng 4.1: Lựa chọn kịch xây dựng đồ rủi ro mưa lớn Theo Quyết định số 44/2018/QĐ-TTg Sử dụng thời đoạn mưa 24h tần suất 2% tương ứng với thời gian lặp lại 50 năm: Vùng đồng Ngưỡng mưa phân chia cấp độ rủi ro I Lượng mưa 24 từ 200 mm đến 500 200 < X ≤ 500 mm mm, kéo dài từ ngày đến ngày khu vực đồng II Lượng mưa 24 500 mm, kéo dài từ X > 500 mm ngày đến ngày khu vực đồng Vùng trung du miền núi Ngưỡng mưa I Lượng mưa 24 từ 100 mm đến 200 100 ≤ X ≤ 200 mm mm, kéo dài từ ngày đến ngày vùng trung du, miền núi II Lượng mưa 24 từ 200 mm đến 500 200 < X ≤ 500 mm mm, kéo dài từ ngày đến ngày khu vực trung du, miền núi; III Lượng mưa 24 500 mm, kéo dài từ X> 500 mm đến ngày khu vực trung du, miền núi (ii) Sử dụng thời đoạn mưa 72h tần suất 2% tương ứng với thời gian lặp lại 50 năm: Vùng đồng bằng, trung du miền núi Ngưỡng mưa phân chia cấp độ rủi ro II Lượng mưa 24 từ 100 mm đến 200 300 mm ≤ X ≤ 600 mm mm, kéo dài từ ngày đến ngày khu vực đồng bằng, trung du, miền núi Sử dụng thời (i) Trang 12 III đoạn mưa ngày lớn thì:Lượng mưa 72 từ 3x100 mm đến 3x200 mm Lượng mưa 24 từ 200 mm đến 500 mm, kéo dài từ ngày đến ngày khu vực đồng bằng, trung du, miền núi Sử dụng thời đoạn mưa ngày lớn thì:Lượng mưa 72 từ 3x200 mm đến 3x500 mm 600 mm < X ≤ 1500 mm 4.3.Các bước xây dựng đồ cấp độ rủi ro thiên tai mưa lớn Theo Quyết định số 44/2018/QĐ-TTg đồ phân cấp độ rủi ro thiên tai mưa lớn (RR_mưa) phụ thuộc vào biến sau đây: (a) phân vùng miền núi, trung du đồng bằng; (b) phân bố mưa theo thời đoạn 24h 72h; (c) giá trị ngưỡng mưa phân chia cấp độ rủi ro Có thể tổng quát hóa quan hệ sau: RR_mưa = f (a, b, c) Trong đó: -Biến a xác định cách sử dụng quy định hành xã, huyện miền núi (nguồn lấy từ trang thơng tin phủ) kết hợp với đồ địa hình đồ phân vùng khí hậụ tỉnh (nguồn lấy từ Đài khí tượng thủy văn) vùng nghiên cứu -Biến b lấy từ sở liệu mưa thời đoạn 24h-2% 72h-2% trình bày mục 4.2 -Biến c lấy theo giá trị phân ngưỡng Bảng 4.1 Bản đồ cấp độ rủi ro thiên tai mưa lớn thực công cụ ArcGis theo bước sau đây: Bước 1: Xây dựng đồ phân vùng miền núi, trung du đồng dựa đặc điểm địa hình, khí hậu ranh giới đơn vị hành thuộc miền núi vùng cao tỉnh thuộc vùng nghiên cứu; Bước 2: Chồng đồ mưa thời đoạn theo kịch đề xuất KB-24h2% KB-72h-2% lên đồ phân vùng bước 1; Bước 3: Xây dựng đồ cấp độ thiên tai (cấp 1, 3) mưa lớn cho vùng nghiên cứu dựa biến a, b c Bước 4: Tách làm mịn đồ đến đơn vị hành xã theo cấp độ rủi ro thiên tai mưa lớn cho tỉnh từ đồ vùng nghiên cứu bước Phổ màu phân vùng rủi ro thiên tai mưa lớn dựa Quyết định số 44/2014/QĐ-TTg với cấp độ rủi theo cấp sau: 4.4 Kết đồ rủi ro thiên tai mưa lớn Nghiên cứu sử dụng đồ GIS chi tiết đến đơn vị hành xã (Hình 4.3) thuộc vùng nghiên cứu tiến hành hiệu chỉnh theo nguyên tắc sau: đơn vị hành cấp xã tồn mức cấp độ rủi ro Diện tích ứng với mức cấp độ rủi ro lớn quy đổi mức cấp độ rủi ro Hình 4.4 kết phân vùng rủi ro sau hiệu chỉnh Các kết bước đầu nhận diện vùng rủi ro phân cấp độ rủi ro thiên tai mưa lớn dựa quy định Thủ tướng Chính phủ vừa ban hành (QĐ 44/2018/QĐ-TTg) sở liệu mưa cực hạn đề tài Trang 13 nghiên cứu Đây sở khoa học để thực bước nghiên cứu như: xây dựng đồ cấp độ rủi ro sạt lỡ đất lũ quét theo nội dung quy định QĐ 44/2018/QĐ-TTg Hình 4.3: Bản đồ ranh giới địa phân chia đến cấp xã Hình 4.4: Bản đồ cấp độ rủi ro mưa lớn KB-24h-2% sau hiệu chỉnh KE• T LUA•̣ N VA• KIE• N NGHỊ KẾT LUẬN Sau năm thực hiện, đến đề tài nghiên cứu thực tốt mục tiêu đặt như: a) Nghiên cứu xây dựng sở liệu mưa cực hạn theo tần suất thiết kế, tần suất kiểm tra cơng trình theo thời đoạn mưa dựa phương pháp phân tích mưa vùng với độ tin cậy cao Kết cần thiết cho công tác thiết kế, vận hành cơng trình có khả ứng dụng cơng tác phòng chống thiên tai Các kết nghiên cứu cho thấy phương pháp phân tích tần suất mưa vùng khắc phục hạn chế phương pháp truyền thống trước Đối với vùng nghiên cứu với 75 trạm đo mưa, nghiên cứu đồng phân vùng đồng phân tích tần suất mưa vùng theo thời đoạn mưa; b) Nghiên cứu xây dựng đồ phân bố mưa cực hạn Kết thực có ý nghĩa cho việc nhận dạng vùng rủi ro thiên tai mưa lớn, lũ quét sạt lỡ đất; Trang 14 c) Nghiên cứu xây dựng đồ cấp độ rủi ro thiên tai mưa lớn theo hướng dẫn Chính phủ cho tỉnh thuộc vùng nghiên cứu Đây ứng dụng kết nghiên cứu (bộ sở liệu mưa cực hạn đồ phân bố mưa cực hạn) công tác phịng chống thiên tai Bên canh đó, phương pháp luận sở liệu đề tài sử dụng để hướng dẫn 03 học viên cao học bảo vệ thành công (đăng ký hướng dẫn 01 luận văn thạc sĩ) Các kết nghiên cứu đề tài công bố 04 báo khoa học tạp chí khoa học chuyên ngành hội nghị quốc gia (đăng ký 03 báo nước) KIẾN NGHỊ Để tăng thêm độ chắn sở liệu mưa cực hạn, định kỳ năm 10 năm cần tiếp tục cập nhật chuỗi liệu mưa 75 trạm vùng nghiên cứu, đồng thời cần bổ sung thêm trạm đo mưa tự động nhằm tăng độ xác nội suy mưa đồ phân bố mưa cực hạn Hướng phát triễn đề tài mở rộng phạm vi nghiên cứu cho tất vùng nước, từ chuẩn hóa đồ phân bố mưa cực hạn cho vùng Trang 15 ... dựng đồ rủi ro thiên tai 11 4.2.Lựa chọn kịch xây dựng đồ rủi ro thiên tai mưa lớn 11 4.3.Các bước xây dựng đồ cấp độ rủi ro thiên tai mưa lớn 13 4.4 Kết đồ rủi ro thiên tai mưa lớn 13... phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu số liệu thống kê lượng mưa ngày trạm đo mưa vùng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu đề tài tập trung cho tỉnh khu vực Miền trung Tây nguyên như: Thừa Thiên Huế;... 4.2.Lựa chọn kịch xây dựng đồ rủi ro thiên tai mưa lớn Kịch xây dựng đồ rủi thiên tai mưa lớn dựa theo hướng dẫn Quyết định số 44/2018/QĐ-TTg lượng mưa thời gian mưa Theo đó, tổng lượng mưa 24 kéo dài