LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu xây dựng công cụ giám sát và cảnh báo hạn phục vụ công tác chỉ đạo sản xuất và phòng chống thiên tai cho tỉnh Đăk Lăk” là do tôi thực hiện với sự hướng dẫn của PGS. TS Ngô Lê An. Các kết quả nghiên cứu trong luận văn do tôi thực hiện và chưa công bố bất cứ ở đâu. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những nội dung mà tôi trình bày trong luận văn này. Hà Nội, ngày 10 tháng 02 năm 2019 Tác giả Nguyễn Ngọc Hoa i LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian nỗ lực, cố gắng của bản thân luận văn “Nghiên cứu xây dựng công cụ giám sát và cảnh báo hạn phục vụ công tác chỉ đạo sản xuất và phòng chống thiên tai cho tỉnh Đăk Lăk” đã hoàn thành. Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thiện luận văn, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của thầy cô và bạn bè. Trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và trân trọng tới PGS. TS Ngô Lê An là người đã chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ rất tận tình trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Phòng Đào tạo và Khoa Khí tượng - Thủy văn Trường Đại học Thủy Lợi, Hà Nội và toàn thể các thầy, cô đã giảng dạy, giúp đỡ trong thời gian học tập cũng như thực hiện luận văn. Nhân dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ viên chức Trung tâm dự báo Khí tượng - Thủy văn Quốc gia và những đồng nghiệp đã giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận văn. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới bạn bè, người thân trong gia đình đã động viên, ủng hộ, chia sẻ và là chỗ dựa tinh thần giúp tôi tập trung nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Do thời gian nghiên cứu hạn chế, trình độ và kinh nghiệm thực tiễn chưa nhiều nên luận văn chắc chắn không tránh được thiếu sót, vì vậy kính mong các thầy, cô giáo, đồng nghiệp đóng góp ý kiến để kết quả nghiên cứu được hoàn thiện hơn. Hà Nội, ngày 10 tháng 02 năm 2019 Tác giả Nguyễn Ngọc Hoa ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU . 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU.1 Tổng quan về hạn hán .2 Định nghĩa và phân loại hạn hán .2 Các đặc trưng và nguyên nhân gây ra hạn hán .3 Đặc điểm hạn hán trong những năm gần đây .2 Tổng quan các phương pháp và nghiên cứu về hạn hán trong và ngoài nước.1 Các nghiên cứu về hạn hán trên thế giới .1 Các nghiên cứu về hạn hán tại Việt Nam .3 Tổng quan về đặc điểm khu vực nghiên cứu .1 Vị trí địa lý lưu vực Srêpôk .2 Đặc điểm địa hình .3 Đặc điểm địa chất - thổ nhưỡng - thảm thực vật .4 Mạng lưới sông ngòi .5 Đặc điểm khí hậu .6 Đặc điểm tài nguyên nước mặt .29 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .1 Tổng quan về phương pháp nghiên cứu .2 Phân tích lựa chọn chỉ số hạn .2 Chỉ số hạn khí tượng .3 Chỉ số hạn thủy văn.3 Phân tích lựa chọn mô hình khí tượng .1 Khái quát về hệ thống dự báo của ECWMF .2 Thực trạng khai thác và sử dụng số liệu ECWMF tại Việt Nam .3 Tổng quan mô hình IFS .4 Phân tích lựa chọn mô hình thủy văn .1 Phân tích lựa chọn mô hình thủy văn .2 Tổng quan mô hình SWAT.3 Tổng quan mô hình hai thông số.5 Thiết lập sơ đồ nghiên cứu .71 iii CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .1 Kết quả hiệu chỉnh các yếu tố khí tượng từ mô hình toàn cầu IFS.2 Kết quả tính toán dự báo hạn vừa 10 ngày cho khu vực nghiên cứu .1 Thiết lập mô hình thủy văn SWAT cho khu vực nghiên cứu .2 Đánh giá hạn hán và dự báo thử nghiệm cho khu vực nghiên cứu .3 Kết quả tính toán dự báo hạn dài 1 tháng, 6 tháng cho lưu vực nghiên cứu.1 Thiết lập mô hình thủy văn hai thông số cho khu vực nghiên cứu.2 Dự báo thử nghiệm và đánh giá hạn hán cho khu vực nghiên cứu .4 Xây dựng công cụ dự báo cảnh báo hạn cho khu vực nghiên cứu.101 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .105 TÀI LIỆU THAM KHẢO .107 iv MỤC LỤC HÌNH VẼ Hình 1: Sơ đồ phân loại các quá trình hạn hán (Nguồn: Trung tâm giảm nhẹ hạn hán quốc gia, đại học Nebraska-Lincoln, U.5 Hình 2: Công cụ giám sát hạn hán ở Hoa Kỳ . 12 Hình 3: Thông tin giám sát hạn hán ở Bắc Mỹ . 13 Hình 4: Các sản phẩm liên quan đến khí hậu và hạn hán của ICPAC . 13 Hình 5: Sản phẩm giám sát và dự báo hạn tại Hoa Kỳ.14 Hình 6: Các thành phần khác nhau của mô hình hạn .15 Hình 7: Các thành phần khác nhau của dự báo hạn . 16 Hình 8: Sơ đồ thực hiện dự báo và cảnh báo hạn hán của đề tài Nghiên cứu và xây dựng công nghệ dự báo và cảnh báo sớm hạn hán ở Việt Nam.19 Hình 9: Bản đồ mạng lưới trạm khí tượng thủy văn vùng nghiên cứu. 25 Hình 10: Sơ đồ khối mô tả các thành phần trong hệ thống IFS của ECMWF .47 Hình 11: Sơ đồ khối quá trình thu thập số liệu ECMWF tại TTDBTƯ . 49 Hình 12: Tổng quan mô hình IFS .54 Hình 13: Mô tả định dạng dữ liệu GRIB1 .55 Hình 14: Mô tả định dạng dữ liệu GRIB2 .56 Hình 15: Mô tả định dang dữ liệu NetCDF .58 Hình 16: Sơ đồ phát triển của mô hình SWAT . 62 Hình 17: Sơ đồ chu trình thủy văn trong pha đất . 66 Hình 18: Sơ đồ các quá trình diễn ra trong dòng chảy .67 Hình 19: Vòng lặp HRU/Tiểu khu vực .68 Hình 20: Sơ đồ nghiên cứu . 72 Hình 21: Lượng mưa trạm Giang sơn quá trình hiệu chỉnh sai số . 74 Hình 22: Lượng mưa trạm Krông Buk quá trình hiệu chỉnh sai số . 75 Hình 23: Lương mưa trạm Buôn Mê Thuột quá trình hiệu chỉnh sai số . 75 Hình 24: Lượng mưa trạm Bản Đôn quá trình hiệu chỉnh sai số .75 Hình 25: Lương mưa trạm Cầu 14 quá trình hiệu chỉnh sai số .76 Hình 26: Lương mưa trạm Buôn Hồ quá trình hiệu chỉnh sai số .76 Hình 27: Lương mưa trạm Giang Sơn quá trình kiểm định - năm 2018 . 76 Hình 28: Lương mưa trạm Krông Buk quá trình kiểm định - năm 2018 . 77 Hình 29: Lương mưa trạm Buôn Mê Thuột quá trình kiểm định - năm 2018 .77 Hình 30: Lương mưa trạm Bản Đôn quá trình kiểm định - năm 2018 . 77 Hình 31: Lương mưa trạm Cầu 14 quá trình kiểm định - năm 2018 . 78 Hình 32: Lương mưa trạm Buôn Hồ quá trình kiểm định - năm 2018 . 78 Hình 33: Nhiệt độ trạm Buôn Hồ quá trình hiệu chỉnh sai số .78 Hình 34: Nhiệt độ trạm Buôn Mê Thuột quá trình hiệu chỉnh sai số . 79 Hình 35: Nhiệt độ trạm Buôn Hồ quá trình kiểm định - năm 2018 . 79 Hình 36: Nhiệt độ trạm Buôn Mê Thuột quá trình kiểm định - năm 2018 .79 Hình 37: Bản đồ DEM khu vực nghiên cứu .81 v Hình 38: Bản đồ phân loại đất khu vực nghiên cứu Srepok năm 1990 được giải đoán từ ảnh vệ tinh Landsat 4,5 TM với độ phân giải 30x30m.82 Hình 39: Bản đồ sử dụng đất đất khu vực nghiên cứu .83 Hình 40: Phân chia tiểu lưu vực trong mô hình SWAT .84 Hình 41: Đường quá trình mô phỏng lưu lượng trạm Krông Buk thời gian hiệu chỉnh .85 Hình 42: Đường quá trình mô phỏng lưu lượng trạm Giang Sơn thời gian hiệu chỉnh 85 Hình 43: Đường quá trình mô phỏng lưu lượng trạm Krông Buk thời gian kiểm định 87 Hình 44: Đường quá trình mô phỏng lưu lượng trạm Giang Sơn thời gian kiểm định .87 Hình 45: Bản đồ cảnh báo hạn theo chỉ số EDI - 01/01/2015 .88 Hình 46: Bản đồ cảnh báo hạn theo chỉ số EDI - 10/01/2015 .89 Hình 47: Bản đồ cảnh báo hạn theo chỉ số EDI - 20/01/2015 .89 Hình 48: Bản đồ cảnh báo hạn theo chỉ số EDI - 30/01/2015 .90 Hình 49: Bản đồ cảnh báo hạn theo chỉ số EDI - 10/01/2018 .91 Hình 50: Đường quá trình dự báo dòng chảy 10 ngày trạm Krông Buk . 91 Hình 51: Đường quá trình dự báo dòng chảy 10 ngày trạm Giang Sơn. 92 Hình 52: Đường quá trình mô phỏng dòng chảy trạm Giang Sơn thời gian hiệu chỉnh .93 Hình 53: Đường quá trình mô phỏng dòng chảy trạm Krông Buk thời gian hiệu chỉnh .94 Hình 54: Đường quá trình mô phỏng dòng chảy trạm Giang Sơn thời gian kiểm định 94 Hình 55: Đường quá trình mô phỏng dòng chảy trạm Krông Buk thời gian kiểm định .94 Hình 56: Bản đồ cảnh báo hạn theo chỉ số SPI - 02/2015 .95 Hình 57: Bản đồ cảnh báo hạn theo chỉ số SPI - 03/2015 .96 Hình 58: Bản đồ cảnh báo hạn theo chỉ số SPI - 04/2015 .96 Hình 59: Bản đồ cảnh báo hạn theo chỉ số SPI - 05/2015 .97 Hình 60: Bản đồ cảnh báo hạn theo chỉ số SPI - 01/2018 .98 Hình 61: Đường quá trình dự báo dòng chảy tháng trạm Krông Buk . 98 Hình 62: Đường quá trình dự báo dòng chảy tháng trạm Giang Sơn . 99 Hình 63: Bản đồ cảnh báo hạn theo chỉ số SPI - 05/2018 .100 Hình 64: Đường quá trình dự báo dòng chảy tháng trạm Krông Buk .100 Hình 65: Đường quá trình dự báo dòng chảy tháng trạm Giang Sơn .101 Hình 66: Giao diện chính của công cụ .102 Hình 67: Đăng nhập hệ thống .102 Hình 68: Modul dữ liệu .103 Hình 69: Modul dự báo .103 Hình 70: Xuất tin dự báo .103 Hình 71: Thông tin bản quyền sử dụng phần mếm .103 Hình 72: Bản tin dự báo, cảnh báo hạn .104 vi MỤC LỤC BẢNG BẢNG 1: Đặc trưng hình thái lưu vực sông SrêPôk . 24 BẢNG 2: Đặc trưng nguồn nước trong vùng nghiên cứu .30 BẢNG 3: Đặc trưng dòng chảy trung bình nhiều năm tại các trạm thủy văn .30 BẢNG 4: Phân cấp hạn theo chỉ số PDSI .36 BẢNG 5: Phân cấp hạn theo chỉ số SPI .37 BẢNG 6: Giá trị nghưỡng của PAI : (theo Palfai, 1995) .38 BẢNG 7: Phân cấp hạn theo chỉ số Ped .38 BẢNG 8: Phân cấp hạn theo chỉ số SI .39 BẢNG 9: Phân cấp hạn theo chỉ số AIU .39 BẢNG 10: Phân cấp hạn theo chỉ số hiệu suất giáng thủy.40 BẢNG 11: Phân cấp hạn khí tượng theo chỉ số hạn thực tế (EDI) . 41 BẢNG 12: Phân cấp hạn theo chỉ số BMDI .42 BẢNG 13: Phân cấp mức độ hạn theo chỉ số KHẠN .43 BẢNG 14: Phân cấp hạn theo chỉ số SWSI .
