Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám trong mô phỏng dòng chảy mặt phục vụ quy hoạch thủy lợi và phòng chống thiên tai Áp dụng cho lưu vực sông Cả.Nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám trong mô phỏng dòng chảy mặt phục vụ quy hoạch thủy lợi và phòng chống thiên tai Áp dụng cho lưu vực sông Cả.Nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám trong mô phỏng dòng chảy mặt phục vụ quy hoạch thủy lợi và phòng chống thiên tai Áp dụng cho lưu vực sông Cả.Nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám trong mô phỏng dòng chảy mặt phục vụ quy hoạch thủy lợi và phòng chống thiên tai Áp dụng cho lưu vực sông Cả.Nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám trong mô phỏng dòng chảy mặt phục vụ quy hoạch thủy lợi và phòng chống thiên tai Áp dụng cho lưu vực sông Cả.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI BÙI TUẤN HẢI NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG DỮ LIỆU VIỄN THÁM TRONG MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY MẶT PHỤC VỤ QUY HOẠCH THỦY LỢI VÀ PHÒNG CHỐNG THIÊN TAI – ÁP DỤNG CHO LƯU VỰC SÔNG CẢ Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước Mã số: 9580212 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2020 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Thủy lợi Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Lê Quang Vinh 2: PGS.TS Phạm Quang Vinh Phản biện 01: PGS.TS Nguyễn Mai Đăng Phản biện 02: PGS.TS ng Đình Khanh Phản biện 03: GS.TS Nguyễn Ngọc Thạch Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tại: Room – K1, trường Đại học Thủy lợi, 175 Tây Sơn, Đống Đa, Hà Nội Vào lúc 08 30 ngày 10 tháng 12 năm 2020 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Quốc gia - Thư viện Đại học Thủy lợi MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài luận án Lưu vực sông Cả vùng chịu ảnh hưởng nặng nề thiên tai lũ lụt, hạn hán xâm nhập mặn Nghiên cứu q trình hình thành dịng chảy lưu vực sơng Cả, vùng thượng nguồn có ý nghĩa quan trọng quy hoạch thủy lợi, phòng chống thiên tai cho khu vực hạ du Tuy nhiên phần lớn vùng thượng lưu với 34,8% diện tích lưu vực nơi hình thành dịng chảy lại nằm bên nước bạn Lào, khơng có số liệu phục vụ nghiên cứu Nghiên cứu sử dụng liệu viễn thám kết hợp với cơng nghệ phù hợp dự báo khí tượng, thủy văn, dòng chảy quy hoạch thủy lợi, phịng chống thiên tai lưu vực sơng giải pháp khắc phục tình trạng thiếu tài liệu thực đo nhà khoa học quan tâm Vì lý nêu trên, đề tài luận án tiến sĩ: “Nghiên cứu sử dụng liệu viễn thám mơ dịng chảy mặt phục vụ quy hoạch thủy lợi phòng chống thiên tai – áp dụng cho lưu vực sông Cả” đề xuất cần thiết Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu, khai thác, phân tích lựa chọn liệu mưa vệ tinh phù hợp để bổ sung thêm trạm mưa giả định cho khu vực lưu vực thiếu trạm đo thiếu tài liệu mưa thực đo, bổ sung số liệu mưa tháng cho trạm đo mưa không liên tục nhằm nâng cao độ tin cậy tính tốn dịng chảy phục vụ quy hoạch thủy lợi phòng chống thiên tai - Nghiên cứu sử dụng liệu viễn thám (dữ liệu mưa vệ tinh liệu mơ hình số độ cao DEM) mơ dịng chảy mặt cho lưu vực sơng Cả, đặc biệt mơ dịng chảy xun biên giới cho phần thượng lưu có phần lớn diện tích nằm nước CHDCND Lào khơng có tài liệu mưa thực đo Đối tượng phạm vi nghiên cứu a) Đối tượng nghiên cứu: Dòng chảy mặt phục vụ quy hoạch thủy lợi phòng chống thiên tai lưu vực sơng nói chung lưu vực sơng Cả nói riêng b) Phạm vi nghiên cứu: - Về không gian: Vùng nghiên cứu lưu vực sơng Cả, tập trung nghiên cứu hai nhánh sông xuyên biên giới nằm thượng lưu Nậm Mô Nậm Nơn - Về thời gian: Nghiên cứu mơ q trình dịng chảy lưu vực sơng Cả từ năm 1982 đến 2019, mơ dịng chảy lũ từ năm 2011 đến 2019 Phân tích lựa chọn liệu mưa vệ tinh tập trung cho ba năm từ 2015 đến 2017 Hướng tiếp cận phương pháp nghiên cứu a) Hướng tiếp cận nghiên cứu: Đề tài luận án lựa chọn hai hướng tiếp cận khoa học sau đây: (1) Tiếp cận hệ thống; (2) Tiếp cận kết hợp nghiên cứu thực nghiệm nghiên cứu lý thuyết b) Phương pháp nghiên cứu: Sử dụng phương pháp nghiên cứu sau: (1) Phương pháp kế thừa (2) Phương pháp điều tra, thu thập số liệu, tài liệu; (3) Phương pháp phân tích thống kê; (4) Phương pháp mơ hình tốn; (5) Phương pháp hội thảo xin ý kiến chuyên gia Ý nghĩa khoa học thực tiễn nghiên cứu a) Ý nghĩa khoa học: Bổ sung phương pháp ứng dụng công nghệ viễn thám sử dụng liệu viễn thám kết hợp với mơ hình tốn mơ dịng chảy mặt lưu vực sông Cả phục vụ quy hoạch thủy lợi phòng chống thiên tai b) Ý nghĩa thực tiễn: Đề xuất phương pháp xử lý, sử dụng liệu từ viễn thám cho vùng khơng có số liệu khơng đủ số liệu mơ dịng chảy phục vụ quy hoạch thủy lợi phòng chống thiên tai lưu vực sơng nói chung lưu vực sơng Cả nói riêng, đáp ứng u cầu phát triển kinh tế - xã hội Đóng góp luận án a) Xác định liệu viễn thám phù hợp số liệu mưa vệ tinh có độ phân giải cao CHIRPS, GSMAP, GPM, CMORPH liệu mơ hình số độ cao ALOS, ASTER, SRTM để nghiên cứu bổ sung thêm trạm đo mưa giả định, bổ sung thêm số liệu mưa tháng cho khu vực thiếu trạm đo mưa, thiếu tài liệu mưa thực đo nhằm nâng cao độ tin cậy tính tốn, mơ dịng chảy phục vụ quy hoạch thủy lợi phòng chống thiên tai lưu vực sông Cả b) Làm rõ thêm phương pháp sử dụng liệu mưa vệ tinh mô hình số độ cao (DEM) làm số liệu đầu vào cho mơ hình thủy văn thơng số tập trung MIKE NAM mơ hình thủy văn phân bố IFAS để tăng độ xác mơ dịng chảy cho lưu vực sơng Cả, đặc biệt mơ dịng chảy xuyên biên giới hai nhánh sông Nậm Mô Nậm Nơn với phần lớn diện tích lưu vực nằm nước bạn Lào Bố cục luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận kiến nghị, luận án gồm 03 chương sau: Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu sử dụng liệu viễn thám quy hoạch thủy lợi phòng chống thiên tai Chương 2: Phương pháp số liệu sử dụng nghiên cứu Chương 3: Kết nghiên cứu sử dụng liệu viễn thám tính tốn dịng chảy lưu vực sơng Cả CHƯƠNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG DỮ LIỆU VIỄN THÁM TRONG QUY HOẠCH THỦY LỢI VÀ PHÒNG CHỐNG THIÊN TAI 1.1 Tổng quan công nghệ viễn thám Viễn thám khoa học nghiên cứu thu thập thông tin vật tượng bề mặt trái đất từ khoảng cách xa thông qua thiết bị công nghệ đo đạc đặc biệt lắp đặt vệ tinh quan sát bề mặt trái đất Trong 60 năm qua, công nghệ viễn thám không ngừng tiến bộ, số lượng vệ tinh viễn thám ngày tăng số lượng, đa dạng chủng loại, đa dạng kích thước, đa dạng quỹ đạo có xu hướng phát triển thành chùm vệ tinh … Phạm vi ứng dụng công nghệ viễn thám không ngừng mở rộng Hiện nay, công nghệ viễn thám ứng dụng nhiều lĩnh vực sau đây: (1) Dự báo thời tiết dự báo thiên tai (2) Quản lý tài nguyên nước chất lượng nguồn nước (3) Quản lý đất đai (4) Xây dựng loại đồ phục vụ yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội 1.2 Tổng quan cơng trình khoa học giới nghiên cứu vấn đề có liên quan đến đề tài luận án 1.2.1 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám quy hoạch, quản lý tài nguyên nước phịng chống thiên tai giới Các cơng trình nghiên cứu công nghệ viễn thám ứng dụng nhiều tính tốn lượng mưa, bốc nước, mơ q trình hình thành dịng chảy, lũ lụt lưu vực sơng Các liệu liên quan đến thủy văn địa chất bề mặt trái đất quan sát viễn thám sử dụng với liệu đo đạc chỗ tạo kho liệu quan trọng để nghiên cứu nguồn nước mặt nước ngầm, cung cấp số liệu đầu vào cho mô hình tốn Q trình xử lý liệu viễn thám thường thực phần mềm GIS Viễn thám góp phần mang lại đồng thuận quản lý tài nguyên nước sông quốc tế Điều kiện thời tiết xấu mùa mưa bão thường gắn liền với lũ lụt, ngập úng sạt lở đất khiến cho việc tiếp cận đánh giá khu vực bị ngập lũ khó khăn, viễn thám giúp khắc phục hạn chế Thông qua việc lựa chọn cảm biến tảng thích hợp, viễn thám cung cấp thơng tin xác kịp thời khu vực bị lũ lụt có nguy bị ngập lụt, đánh giá mức độ hiệt hại lũ lụt sạt lở đất gây nơi mà người khó tiếp cận trực tiếp để có biện pháp ứng phó phù hợp Luận án giới thiệu tóm tắt số kết nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám thám quy hoạch, quản lý tài nguyên nước phòng chống thiên tai Châu Phi theo sáng kiến TIGER, Ấn Độ, lưu vực sông Mê Công Ủy hội sông Mê Công quốc tế Luận án giới thiệu khái quát kết nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám GIS giám sát lũ lụt đánh giá thiệt hại lũ lụt gây Pakistan Nepal 1.2.2 Nghiên cứu sử dụng liệu viễn thám mơ hình tốn mơ dịng chảy Khái qt kết nghiên cứu lĩnh vực giới, luận án chia thành nhóm sau đây: a) Nghiên cứu sử dụng liệu mưa vệ tinh: Điển hình cơng trình nghiên cứu sử dụng liệu mưa vệ tính TRMM-3B42 v6 v7, RFE 2.0, PERSIANNCDR, CMORPH1.0 version 0.x để mô chế độ dịng chảy cho lưu vực sơng Makhazine Ma-rốc; nghiên cứu sử dụng liệu mưa vệ tinh TRMM GPM để mô lũ thời đoạn nửa ngày cho lưu vực thiếu trạm đo Myanmar; sử dụng liệu mưa vệ tinh TMPA 3B32RT liệu mưa trạm đo để đánh giá mơ hình sai số xác định lượng mưa ngày từ liệu mưa vệ tinh b) Nghiên cứu sử dụng liệu địa hình DEM: Điển hình cơng trình nghiên cứu so sánh liệu DEM với so sánh với liệu cao độ địa hình quốc gia Úc phạm vi toàn lục địa châu Đại Dương; nghiên cứu sử dụng liệu DEM ALOS để cập nhật đồ thủy văn, cung cấp thông tin tác động động lực địa thủy văn môi trường khô hạn bán khô hạn c) Nghiên cứu kết hợp liệu viễn thám mơ hình tốn nghiên cứu quan hệ mưa - dòng chảy: Viễn thám cung cấp liệu đầu vào cho mơ hình tốn thơng số đặc trưng khí tượng – thủy văn theo khơng gian thời gian, độ ẩm đất, đặc điểm bề mặt sử dụng đất, lớp che phủ đất… Các nhà khoa học chứng minh kết hợp tốt GIS với mơ hình mơ HEC, MODFLOW, SHE, SWAT, MIKE BASIN, WEAP để giải tốn liên quan đến chế độ thủy văn, dịng chảy số lưu vực sông giới Điển hình cơng trình nghiên cứu sử dụng liệu viễn thám kết hợp với số liệu mưa thực đo mơ hình IFAS để tính tốn dịng chảy lũ cho lưu vực sông Kelantan Dungun Malaysia Nhiều nhà khoa học nghiên cứu kết hợp liệu viễn thám, GIS mơ hình SWAT đánh giá lưu lượng chất lượng nước lưu vực sông biến động cấu sử dụng đất, biến đổi khí hậu Họ thiết lập mơ hình chi tiết dịng chảy mặt ngầm, mơ hình tăng cường chất lượng nước, hay kết hợp mơ hình chất lượng với cơng cụ GIS, ảnh hưởng biến đổi khơng gian lên mơ hình lưu vực… Hình 3.2 Các vị trí bổ sung trạm mưa giả định lưu vực sông Cả 3.1.4 Kết nghiên cứu mơ hình NAM a) Kết nghiên cứu vùng hạ lưu sông Cả thuộc Việt Nam: Kết hợp mưa vệ tinh CHIRPS với chuỗi số liệu mưa thực đo từ 1982 đến 2018 để tính tốn lưu lượng trung bình (LLTB) từ mơ hình NAM vị trí Quỳ Châu, Nghĩa Khánh Kết tính hệ số tương quan bảng 3.4 3.5 cho thấy kết hợp cải thiện đáng kể độ xác dịng chảy tính từ NAM Bảng 3.4 3.5 Kết tính tương quan trạm Quỳ Châu Nghĩa Khánh Quỳ Châu Nghĩa Khánh Dữ liệu mưa sử Giá trị PBIAS PBIAS (m3/s) NSE (%) R2 NSE dụng R2 (%) LLTB ngày LLTB tháng LLTB năm Thực đo trạm mưa Mưa thực đo kết hợp mưa viễn thám Thực đo trạm mưa Mưa thực đo kết hợp mưa viễn thám Thực đo trạm mưa Mưa thực đo kết hợp mưa viễn thám 0,70 0,48 -13,8 0,71 0,47 4,0 0,71 0,83 0,51 0,65 3,60 -13,8 0,75 0,85 0,53 0,70 2,7 4,0 0,84 0,70 0,52 -0,15 3,50 -13,8 0,88 0,73 0,75 0,45 2,8 4,0 0,55 3,60 0,72 0,47 2,8 0,27 b) Kết nghiên cứu lưu vực xuyên biên giới nằm Lào Việt Nam Thượng lưu sơng Cả có phụ lưu bắt nguồn từ nước Lào Nậm Nơn Nậm Mộ Luận án nghiên cứu nhánh Nậm Mộ chảy vào Việt Nam đến Mường Xén, sau nhập với nhánh Nậm Nơn Cửa Rào Diện tích lưu vực Mường Xén 261.350 (phần Việt Nam chiếm 14,1%, phần Lào 85,9%) Tại có trạm đo mưa Luận án thiết lập thêm 05 trạm mưa giả định địa phận nước Lào 02 trạm Việt Nam (Hình 3.5) để tính tốn mơ hình NAM, số liệu trạm trích xuất từ liệu mưa ngày mưa vệ tinh CHIRPS Hình 3.5 Các vị trí bổ sung trạm mưa giả định lưu vực Mường Xén Kết mơ phịng dịng chảy mơ hình NAM hai trường hợp có khơng sử dụng liệu mưa vệ tinh cho thấy sử dụng liệu mưa vệ tinh thông qua trạm mưa giả định tăng độ xác hệ số tương quan giá trị mô thực đo trường hợp tính tốn cho giá trị lưu lượng trung bình (LLTB) ngày, tháng, năm, tóm tắt bảng 3.6 bảng 3.7 Bảng 3.6 Kết tính tốn hệ số tương quan R2 hệ số NSE trạm Mường Xén Giá trị Hệ số Mưa trạm đo Kết hợp mưa vệ tinh LLTB ngày R2 NSE PBIAS (%) LLTB tháng LLTB năm PBIAS PBIAS R2 NSE (%) R2 NSE (%) 0,65 0,41 3,25 0,70 0,46 3,54 0,39 -0,62 3,27 0,73 0,54 0,23 0,85 0,73 0,25 0,45 0,20 0,22 Bảng 3.7 Kết tính tốn LLTB tháng nhiều năm trạm Mường Xén (m 3/s) Giá trị mô từ Giá trị mơ có Tháng Giá trị thực đo mưa thực đo kết hợp mưa vệ tinh 27,4 48,7 28,0 22,5 40,4 21,2 20,9 33,8 16,8 21,6 28,7 17,2 38,6 39,2 45,0 74,5 64,9 67,5 126,1 73,4 116,9 168,0 119,2 164,4 141,2 143,4 158,9 10 90,1 116,2 86,9 11 49,0 76,4 54,0 12 34,3 58,4 39,3 Như kết hợp thêm mưa vệ tinh từ trạm mưa giả định để tăng mật độ trạm vị trí cịn thiếu lưu vực sơng Cả cải thiện tốt dịng chảy tính tốn từ NAM, cải thiện độ xác độ ‘an tồn’ giá trị dòng chảy kiệt dòng chảy lũ lớn Đặc biệt cải thiện chất lượng mơ dịng chảy lưu vực mà phần lớn diện tích khơng có trạm đo mưa 3.2 Nghiên cứu kết hợp liệu viễn thám mơ hình tốn IFAS mơ dịng chảy lũ lưu vực sơng Cả 3.2.1 Phạm vi nghiên cứu Luận án tập trung nghiên cứu dịng chảy lũ nhánh sơng Nậm Nơn thủy điện Bản Vẽ Tổng diện tích lưu vực Nậm Nơn đến ngã ba Cửa Rào khoảng 8.700 km2, khoảng 20% diện tích lưu vực nằm đất Việt Nam, phần nằm bên Lào có 6.970 km2, chiếm khoảng 80 % diện tích lưu vực Hình 3.8 Bản đồ địa hình lưu vực sơng Nậm Nơn, thượng lưu sơng Cả 3.2.2 Thiết lập mơ hình IFAS a) Thiết lập thơng tin chung lưu vực cho mơ hình IFAS (Basin Data Manager): Phần diện tích lưu vực Nậm Nơn nằm nước bạn Lào khơng có số liệu địa hình, luận án sử dụng liệu DEM ALOS độ phân giải 30m công cụ GIS để phân chia lưu vực sông suối lưu vực Kết phân chia lưu vực Nậm Nơn đưa vào mơ hình IFAS thơng qua mơ đun Basin Data Manager, xem Hình 3.9 (a) (b) Hình 3.9 Kết phân chia (a) lưu vực (b) tiểu lưu vực Nậm Nơn (a) (b) Hình 3.12 Số liệu (a) địa chất (b) lớp phủ bề mặt đưa vào mơ hình IFAS Phần diện tích khơng có số liệu lớp phủ bề mặt số liệu địa chất, sử dụng số liệu lớp phủ bề mặt toàn cầu (GLCC) USGS Bản đồ số liệu đất toàn giới (DSMW) FAO, xem Hình 3.12 b) Thiết lập thơng số mơ hình IFAS cho lưu vực Nậm Nơn (Parameter Manager): Đối với việc mơ dịng chảy trận lũ có thời gian tương đối nhanh, diễn vài vài ngày, luận án lựa chọn mơ hình bể chứa lớp để đơn giản hóa mơ tăng tốc độ chạy mơ hình Thơng số bể chứa dịng chảy mặt sơng suối thiết lập mơ hình IFAS Hình 3.13 (a) (b) Hình 3.13 Thơng số (a)dịng chảy mặt (surface) (b)sơng suối (river course) c) Thiết lập liệu mưa cho mô hình IFAS (Rainfall Data Manager): Để thiết lập liệu mưa cho mơ hình IFAS, sử dụng mơ đun Rainfall Data Manager Luận án chọn mưa vệ tinh GSMAP dựa đặc tính ưu điểm liệu so với liệu mưa vệ tinh khác 3.2.3 Mơ phỏng, hiệu chỉnh kiểm định mơ hình IFAS Phạm vi nghiên cứu mơ hình IFAS dịng chảy lũ sông Nậm Nơn thủy điện Bản Vẽ Năm 2010 thủy điện Bản Vẽ đưa vào vận hành Từ 2011 đến 2019, dòng Nậm Nơn Bản Vẽ xuất trận lũ lớn vào 6/2011, 8/2016, tháng 8-9/2018 8/2019 Luận án mô hiệu chỉnh IFAS cho dòng chảy lũ Nậm Nơn tháng 6/2011, kiểm định lại mơ hình trận lũ tháng 8/2019 8/2018 a) Phương pháp điều chỉnh mưa hiệu chỉnh thơng số mơ hình IFAS - Để hiệu chỉnh lượng mưa GSMAP mơ hình IFAS cần hiệu chỉnh hệ số trích xuất từ mối quan hệ tốc độ di chuyển khu vực mưa hệ số sai số lượng mưa tính tốn từ số số R obs Rsat, Robs lượng mưa trạm đo mặt đất (mm/3h), R sat lượng mưa vệ tinh (GSMAP) (mm/3h) - Các thơng số mơ hình gồm lớp bề mặt (surface layer) lớp ngậm nước (aquifer layer) hiệu chỉnh đảm bảo việc mơ xác thời gian xuất đỉnh lũ lưu lượng lũ lớn b) Mô hiệu chỉnh mơ hình IFAS cho trận lũ tháng 6/2011: So sánh giá trị lưu lượng lớn thực đo mô trận lũ 06/2011 lưu vực Nậm Nơn Bản Vẽ thể Hình 3.17 Hình 3.18 Kết nghiên cứu cho thấy sau hiệu chỉnh thơng số mơ hình mực nước đỉnh lũ điều chỉnh gần với giá trị thực đo Kết tính tốn cho thấy hệ số tương quan thực đo mô đạt R2 = 0,90 hệ số NSE = 0,95 2500 2500 Thực đo 2000 Mô Lư u lư ợn g Q (m /s 1500 1000 500 1/ 6/ 20 11 4/ 6/ 20 11 7/ 6/ 20 11 10 /6 /2 01 13 /6 /2 01 y = 1.2578x - 453.9 R² = 0.9016 M ô 2000 p h 1500 ỏ n g Q1000 ( m 16 /6 /2 01 19 /6 /2 01 22 /6 /2 01 25 /6 /2 01 500 28 /6 500 /2 01 Thực đo Q (m /s)0 1000 1500 2000 Hình 3.17 3.18 So sánh kết mô thực đo trận lũ 6/2011 c) Kiểm định lại mơ hình IFAS với trận lũ tháng 8/2019: d) Sau điều chỉnh lượng mưa mô hình IFAS tương ứng với trận lũ tháng 8/2019, tiếp tục nghiên cứu hiệu chỉnh giá trị lưu lượng cách sử dụng tham số mơ hình IFAS với trận lũ từ ngày 01 đến 10/8/2019 Kết hiệu chỉnh tham số mơ hình với trận lũ thể Hình 3.22 Hình 3.23 Hệ số tương quan mô thực đo: R = 0,76 hệ số NSE = 0,54 3500 3000 4000 2500 Lư u lư ợn gQ (m /s Thực đo 3000 Q m ô 2000 ph ỏn g (m /s1000 ) Mô 2000 1500 y = 1.1059x + 101.3 R² = 0.756 1000 500 1/8 /20 19 2/8 /20 19 3/8 /20 19 4/8 /20 19 0 5/8 /20 19 6/8 /20 19 Q thực đo (m3/s) 7/8 /20 19 8/8 /20 19 9/8 /20 19 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 10/ 8/2 01 Hình 3.22 3.23 So sánh kết mô thực đo trận lũ 01÷10/8/2019 e) Kiểm định lại mơ hình IFAS với trận lũ tháng 8-9/2018 Kết kiểm định lại mơ hình với trận lũ từ 10/8 đến 10/9 năm 2018 thể 2500 Hình 3.25 Hình 3.26 cho thấy hệ số tương quan mô thực đo R2 = 0,83 hệ số NSE = 0,81 5000 4500 4000 Thực đo 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Lư u lượ ng (m3 /s) 1/8 /20 18 6/8 /20 18 11/ 8/2 018 16/ 8/2 018 Mô 5000 4500 4000 21/ 8/2 018 M ô p h ỏ ng Q ( m 26/ 8/2 018 31/ 8/2 018 5/9 /20 18 10/ 9/2 018 15/ 9/2 018 20/ 9/2 018 y = 1.0699x - 293.45 3500 R² = 0.8982 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 Thực đo Q (m 3/s) Hình 3.25 3.26 So sánh mô thực đo trận lũ 10/8-10/9 năm 2018 3.2.4 Kết luận kết nghiên cứu mơ hình IFAS Luận án nghiên cứu sử dụng mơ hình IFAS với số liệu đầu vào từ liệu viễn thám gồm mưa vệ tinh GSMAP, địa hình ALOS, thảm phủ tồn cầu (GLCC) đất tồn giới (DSMW) để mơ dịng chảy lũ cho lưu vực Nậm Nơn thượng lưu sông Cả thủy điện Bản Vẽ Kết mô hiệu chỉnh liệu mưa vệ tinh tham số mơ hình IFAS cho trận lũ 6/2011, kiểm định lại với trận lũ 8/2019, tháng 8-9/2018 cho hệ số tương quan R2 NSE thực đo mô chấp nhận Như sử dụng liệu viễn thám kết hợp mơ hình tốn có khả mơ dịng chảy lũ cho khu vực số liệu khơng có số liệu, hỗ trợ công tác vận hành thủy điện Bản Vẽ chủ động ứng phó với vấn đề nảy sinh nguồn nước lưu vực sông Cả 3.3 Kết luận chương Kết nghiên cứu cứu kết hợp liệu viễn thám mơ hình tốn vào mơ dịng chảy cho lưu vực sơng Cả cho thấy: - Sử dụng liệu mưa vệ tinh CHIRPS tạo thêm trạm mưa giả định để tăng mật độ trạm cho khu vực thiếu làm số liệu đầu vào mơ hình NAM cải thiện kết mơ dịng chảy sông Nậm Mộ, kể mùa lũ lẫn mùa kiệt với số liệu thực đo trạm thủy văn Mường Xén - Sử dụng mơ hình IFAS kết hợp với thông số đầu vào từ liệu viễn thám để mô trận lũ xuất lưu vực sơng Nậm Nơn đảm bảo xác phù hợp với trình hình thành trận lũ xảy thực tế Kết nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn đáp ứng mục tiêu nghiên cứu đề tài, chứng minh hiệu việc bổ sung số liệu từ nguồn vệ tinh, viễn thám thiết lập mơ hình tính tốn dịng chảy, chế độ thủy lực phục vụ quy hoạch thủy lợi, phòng chống thiên tai lưu vực sông Cả quản lý nguồn nước xuyên biên giới Kết nghiên cứu ứng dụng cho lưu vực sơng có khơng có tài liệu đo đạc yếu tố khí tượng, thủy văn KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận 1) Kết nghiên cứu tổng quan cơng trình khoa học cơng nghệ nước liên quan đến đề tài luận án cho thấy nước ta chưa có nghiên cứu kết hợp mơ hình tốn cơng nghệ viễn thám tính tốn dịng chảy phục vụ quy hoạch thủy lợi, phịng chống thiên tai, nghiên cứu phân tích, xử lý liệu viễn thám cung cấp số liệu đầu vào cho mơ hình tốn 2) Luận án lựa chọn cách tiếp cận, phương pháp công cụ nghiên cứu phù hợp Đó là: i) Các mơ hình MIKE NAM IFAS để mô chế độ thủy văn, thủy lực; ii) Mưa vệ tinh CHIRPS để tạo thêm trạm mưa giả định làm số liệu đầu vào cho mơ hình tốn mơ dịng chảy lưu vực sông Cả; iii) Mưa vệ tinh GSMAP mơ hình số độ cao DEM ALOS tính tốn mưa mơ q trình lũ theo thời gian; iv) Phần mềm QGIS để xây dựng, xử lý, phân tích quản lý liệu GIS, viễn thám cho đề tài nghiên cứu 3) Luận án nghiên cứu thành công kết hợp liệu viễn thám mơ hình tốn mơ dịng chảy lũ cho lưu vực Nậm Nơn thượng lưu sơng Cả ngồi lãnh thổ nước ta Nghiên cứu kết hợp mưa thực đo mưa vệ tinh CHIRPS mơ mưa - dịng chảy từ NAM nâng cao độ xác mơ dịng chảy lưu vực sông Nậm Mộ IFAS sử dụng liệu mưa vệ tinh GSMAP mơ tốt diễn biến dịng chảy lũ lưu vực sông xuyên biên giới Nậm Nơn 4) Sử dụng liệu viễn thám nâng cao chất lượng tính xác mơ hình tốn mơ dịng chảy lũ, dịng chảy kiệt, q trình phân bố mưa theo không gian thời gian cho khu vực có khơng có số liệu thực đo Kết nghiên cứu góp phần tạo nên công cụ hỗ trợ tốt cho quản lý nguồn nước chủ động ứng phó với vấn đề nảy sinh nguồn nước lưu vực sơng có khơng có tài liệu đo đạc yếu tố khí tượng, thủy văn Kiến nghị Kết nghiên cứu bước đầu việc lựa chọn sử dụng liệu mưa vệ tinh, mơ hình số độ cao phù hợp để tính tốn, mơ dịng chảy xun biên giới lưu vực sơng Cả phục vụ quy hoạch thủy lợi, phòng chống thiên tai Còn nhiều yếu tố tác động đến dòng chảy cần tiếp tục nghiên cứu sử dụng liệu viễn thám để bổ sung số liệu thảm phủ, loại đất, bốc dòng chảy ngầm lưu vực sông Cả Đặc biệt việc hiệu chỉnh liệu mưa vệ tinh cần tiếp tục nghiên cứu giai đoạn DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Bùi Tuấn Hải Lê Viết Sơn, “Nghiên cứu ứng dụng mơ hình IFAS liệu viễn thám mơ dịng chảy lũ xun biên giới lưu vực sơng Thao”, Tạp chí Khí Tượng - Thủy văn, số 713, 05/2020, trang 24-36, ISSN 2525 – 2208 Le Viet Son, Luong Ngoc Chung, Bui Tuan Hai, Sai Hong Anh and Nguyen Duy Quang, "Assessing Satellite-Based Precipitation Products to Create Flood Forecasting in the Da River Basin, Vietnam," Journal of Geoscience and Environment Protection, vol 7, no.11, pp 113-123, 2019 Bùi Tuấn Hải Lê Quang Vinh, “Nghiên cứu ứng dụng kết hợp liệu viễn thám mơ hình tốn IFAS mơ dịng chảy lũ lưu vực sông Nậm Nơn thuộc hệ thống sơng Cả”, Tạp chí Nơng nghiệp & Phát triển nơng thôn, số 369, 18/2019, trang 96-101, ISSN 1859-4581 Bùi Tuấn Hải, Vương Tấn Công Phạm Quang Vinh, “So sánh, đánh giá liệu mơ hình số độ cao (DEM) lưu vực sông Cả”, Kỷ yếu Hội nghị khoa học Địa lý toàn quốc lần thứ XI năm 2019, Đại học Huế, TP Huế, tỉnh Thừa Thiên Huế, 04/2019, Quyển 2, trang 881-890 Bùi Tuấn Hải Nguyễn Văn Tuấn, "Nghiên cứu đánh giá vá so sánh liệu mưa vệ tinh độ phân giải cao lưu vực sơng Cả," Tạp chí Khí Tượng - Thủy văn, số 695, 11/2018, trang 17-28, ISSN 2525 – 2208 ... nghiên cứu cho thấy sử dụng liệu viễn thám cung cấp bổ sung cho số liệu đầu vào nghiên cứu mơ dịng chảy phục vụ quy hoạch thủy lợi, phòng chống thiên tai lưu vực sông đặc biệt sông khả thi áp dụng. .. pháp số liệu sử dụng nghiên cứu Chương 3: Kết nghiên cứu sử dụng liệu viễn thám tính tốn dịng chảy lưu vực sơng Cả CHƯƠNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG DỮ LIỆU VIỄN THÁM TRONG QUY HOẠCH... tồn lưu vực sơng Cả b) Về quy hoạch thủy lợi, phòng chống thiên tai cho lưu vực sơng: Điển hình dự án Quy hoạch thủy lợi lưu vực sông Cả đến năm 2020 định hướng đến năm 2030 Quy hoạch thủy lợi