Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu mưa lũ cực hạn tại lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn

• Tác giả: Dương Quốc Huy
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Tùng Phong
• Trường học: Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam
• Chuyên ngành: Thủy văn học
• Đề tài: Nghiên cứu mưa, lũ cực hạn lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ MƯA, LŨ CỰC HẠN TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC
• 1.1. Các khái niệm sử dụng trong luận án
• 1.1.1. Khái niệm về lũ
• 1.2. Tổng quan các nghiên cứu về PMP, PMF
• 1.2.1. Các nghiên cứu về PMP
• 1.2.1.1. Các nghiên cứu trên thế giới
• 1.2.1.2. Nghiên cứu tại Việt Nam
• 1.2.2. Các nghiên cứu về PMF
• 1.2.3. Những tồn tại trong tính toán lũ PMF tại Việt Nam và hướng tiếp cận trong tính toán lũ PMF của luận án
• 1.3. Đặc điểm tự nhiên và kinh tế xã hội lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn
• 1.3.1. Đặc điểm tự nhiên
• 1.3.1.1. Vị trí địa lý
• 1.3.1.2. Đặc điểm địa hình
• 1.3.1.3. Mạng lưới sông
• 1.3.2. Đặc điểm kinh tế-xã hội vùng hạ du của lưu vực
• 1.3.2.1. Kết cấu hạ tầng
• 1.4. Kết luận chương I
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN PHƯƠNG PHÁP TÍNH MƯA, LŨ CỰC HẠN
• 2.1. Đặc điểm mưa lũ lớn lưu vực Vu Gia-Thu Bồn
• 2.1.1. Mạng lưới quan trắc khí tượng thủy văn
• 2.1.2. Phân bố lượng mưa năm
• 2.1.3. Đặc điểm mưa thời đoạn ngắn
• 2.1.3.1. Quan hệ Cường độ -Thời đoạn-Tần suất mưa (IDF)
• 2.1.3.2. Quan hệ Tổng lượng-Diện tích-Thời đoạn mưa (DAD)
• 2.1.3.3. Phân bố lượng mưa trong một trận mưa
• 2.1.4. Đặc điểm dòng chảy lũ
• 2.1.4.1. Quan hệ tổng lượng-thời đoạn-tần suất lũ
• 2.1.4.2. Quan hệ mực nước-thời đoạn-tần suất lũ
• 2.2. Các phương pháp tính mưa và lũ cực hạn
• 2.2.1. Các phương pháp tính toán mưa PMP
• 2.2.1.1. Phương pháp suy luận
• 2.2.1.2. Phương pháp cực đại hóa
• 2.2.1.3. Phương pháp tổng quát hóa
• 2.2.1.4. Phương pháp chuyển vị
• 2.2.1.5. Phương pháp kết hợp
• 2.2.1.6. Phương pháp thống kê
• 2.2.2. Phương pháp tính toán lũ PMF
• 2.2.2.1. Phương pháp lũ lịch sử
• 2.2.2.2. Phương pháp tính PMF từ mưa PMP
• 2.2.3. Lựa chọn phương pháp tính PMP, PMF cho lưu vực Vu Gia-Thu Bồn
• 2.2.3.1. Phương pháp tính PMP
• 2.2.3.2. Phương pháp tính PMF
• 2.2.3.3. Lựa chọn mô hình toán mô phỏng lũ ứng dụng cho lưu vực Vu Gia-Thu Bồn
• 2.2.3.3.1. Mô hình HEC-HMS
• 2.2.3.3.2. Mô hình MIKE 11
• 2.2.3.3.3. Mô hình MIKE 21 và MIKE FLOOD
• 2.3. Kết luận Chương II
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH MƯA, LŨ CỰC HẠN CHO LƯU VỰC VU GIA-THU BỒN
• 3.1. Tính toán lượng mưa cực hạn (PMP) lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn
• 3.1.1. Tính toán PMP theo phương pháp thống kê
• 3.1.2. Tính toán PMP theo phương pháp cực đại hóa
• 3.1.3. Lựa chọn giá trị phù hợp PMP cho lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn
• 3.2. Tính toán lũ cực hạn (PMF) lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn
• 3.2.1. Thiết lập mô hình mô phỏng lũ cho lưu vực nghiên cứu
• 3.2.1.1. Mô hình HEC-HMS
• 3.2.1.2. Mô hình MIKE 11
• 3.2.1.3. Mô hình MIKE 21 và MIKE FLOOD
• 3.2.1.4. Hiệu chỉnh, kiểm định mô hình
• 3.2.2. Tính toán lưu lượng đỉnh lũ PMF trên lưu vực Vu Gia-Thu Bồn
• 3.2.2.1. Lượng mưa cực hạn sử dụng tính toán
• 3.2.2.2. Cực đại hóa lượng ẩm
• 3.2.2.3. Đánh giá kết quả tính toán
• 3.3. Xác định quan hệ giữa PMF và lũ tần suất thiết kế tại các hồ chứa
• 3.4. Đánh giá mức độ ngập lũ hạ du và đề xuất giải pháp giảm nhẹ rủi ro lũ
• 3.4.1. Đánh giá mức độ ngập lũ hạ du với lũ PMF
• 3.4.1.1. Lưu lượng lũ tại cửa ra của các tiểu lưu vực
• 3.4.1.2. Tác động của lũ PMF tới hạ du của lưu vực
• 3.4.2. Đánh giá mức độ ngập lũ PMF so với lũ tần suất
• 3.4.3. Đề xuất giải pháp giảm nhẹ lũ lớn
• 3.4.3.1. Giải pháp quản lý lũ PMF
• 3.4.3.2. Giải pháp quản lý lũ lớn
• 3.5. Kết luận chương III
• 3.5.1. Những nội dung chính luận án đã thực hiện
• 3.5.2. Những đóng góp mới
• 3.5.3. Những khó khăn gặp phải trong quá trình nghiên cứu
• 3.5.4. Hướng nghiên cứu tiếp theo tác giả
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC TÍNH TOÁN

Tóm tắt

I. Nghiên cứu mưa lũ cực hạn

Luận án tập trung vào nghiên cứu mưa lũ cực hạn tại lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn, một khu vực thường xuyên chịu ảnh hưởng nặng nề từ các hiện tượng thời tiết cực đoan. Mục tiêu chính là xác định giá trị mưa cực hạn (PMP) và lũ cực hạn (PMF) để phục vụ công tác quy hoạch, thiết kế và vận hành các công trình thủy lợi, thủy điện. Luận án đánh giá các phương pháp tính toán hiện có và đề xuất phương pháp phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới của Việt Nam.

1.1. Phương pháp tính toán PMP

Luận án phân tích các phương pháp tính toán mưa cực hạn (PMP), bao gồm phương pháp thống kê, cực đại hóa, và tổng quát hóa. Phương pháp cực đại hóa được lựa chọn do phù hợp với điều kiện khí hậu và địa hình của lưu vực Vu Gia - Thu Bồn. Kết quả tính toán PMP được sử dụng làm cơ sở để xác định lũ cực hạn (PMF).

1.2. Phương pháp tính toán PMF

Luận án sử dụng mô hình toán học như HEC-HMS, MIKE 11, và MIKE FLOOD để mô phỏng và tính toán lũ cực hạn (PMF). Các mô hình này được hiệu chỉnh và kiểm định dựa trên dữ liệu thực tế từ các trận lũ lịch sử, đảm bảo độ chính xác và tin cậy trong dự báo lũ.

II. Lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn

Lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn là một trong những lưu vực sông lớn nhất miền Trung Việt Nam, với đặc điểm địa hình dốc, thời gian tập trung lũ nhanh, và khả năng trữ lũ kém. Luận án phân tích các đặc điểm tự nhiên và kinh tế - xã hội của lưu vực, từ đó đánh giá tác động của biến đổi khí hậu và các hiện tượng thời tiết cực đoan đến tình hình lũ lụt.

2.1. Đặc điểm tự nhiên

Lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn có địa hình chia cắt mạnh, với mạng lưới sông ngòi dày đặc. Điều này dẫn đến thời gian tập trung lũ nhanh, gây ra ngập lụt nghiêm trọng ở vùng hạ du. Luận án cũng phân tích sự thay đổi của khí tượng thủy văn do biến đổi khí hậu, làm gia tăng tần suất và cường độ các trận mưa lớn.

2.2. Đặc điểm kinh tế xã hội

Vùng hạ du của lưu vực là khu vực đông dân cư với nền kinh tế phụ thuộc nhiều vào nông nghiệp. Các công trình thủy điện và thủy lợi được xây dựng trên lưu vực đã góp phần giảm thiểu tác động của lũ, nhưng cũng tiềm ẩn nguy cơ vỡ đập và gây thảm họa cho hạ du.

III. Ứng dụng và đánh giá rủi ro

Luận án đưa ra các giải pháp quản lý tài nguyên nước và phòng chống thiên tai dựa trên kết quả tính toán mưa lũ cực hạn. Các giải pháp này bao gồm việc tối ưu hóa vận hành các hồ chứa, cải thiện hệ thống cảnh báo sớm, và nâng cao năng lực quản lý rủi ro lũ lụt cho cộng đồng.

3.1. Quản lý tài nguyên nước

Luận án đề xuất các giải pháp quản lý tài nguyên nước hiệu quả, bao gồm việc sử dụng dung tích phòng lũ của các hồ chứa để giảm thiểu lưu lượng đỉnh lũ xuống hạ du. Đồng thời, việc tối ưu hóa vận hành các hồ chứa cũng được nghiên cứu để đảm bảo an toàn cho công trình và hạ du.

3.2. Phòng chống thiên tai

Luận án nhấn mạnh tầm quan trọng của việc nâng cao năng lực phòng chống thiên tai cho cộng đồng, bao gồm việc cải thiện hệ thống cảnh báo sớm, tăng cường nhận thức về rủi ro lũ lụt, và xây dựng các kế hoạch ứng phó khẩn cấp.