Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành thủy văn học ứng dụng mô hình khí thượng thủy văn kết hợp wehy hcm nghiên cứu biến động nguồn nước trên lưu vực sông thao trong điều kiện biến đổi khí hậu

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu biến động nguồn nước trên lưu vực sông Thao ứng dụng mô hình khí thượng thủy văn trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

• Tác giả: Nguyên Quang Chiến
• Người hướng dẫn: PGS.TS Hỗ Việt Cường
• Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Thủy Văn Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Biến Động Nguồn Nước Sông Thao Trong Bối Cảnh Biến Đổi Khí Hậu
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan các nghiên cứu định lượng bên tế gi
• 1.2. Tổng quan các nhiên cứu định lượng tổng nước
• 1.3. Đặc điểm
• 1.3.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên
• 1.3.2. Đặc điểm khí tượng thu văn
• 2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỦU THIẾT LẬP MÔ HÌNH WEHY-HCM CHO LƯU VỤC SÔNG THAO
• 2.1. Chọn phương pháp nghiên cứu cho li vực sông Thao
• 2.2. Xác định các chỉ số thủy văn để kết hợp WEHY-HCM
• 2.3. Xây dựng mô hình WEHY-HCM
• 2.3.1. Tha thập dữ liệu để phục vụ làm mô hình WEHY-HCM
• 2.3.2. Thiết lập mô hình ae i lượng HEM M
• 2.3.3. Thực thi mô hình WERY
• 3. CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỤC SÔNG THAO TRONG BIỂN ĐỔI KHÍ HẬU
• 3.1. Phân tích và Kishin...
• 3.2. Kết quả tính ond gin đoạn hộn rạng
• 3.3. Kết quả sử dụng mô hình RCP 45
• 3.4. Dự báo sử dụng RCP 85
• 3.5. Đánh giá nguy hiểm nước lũ...
• 3.5.1. Đánh giá thay đổi lượng mưa theo các kịch bản
• 3.5.2. Đánh giá qua hay độ về ông chy n
• 3.5.3. Đánh giádidign mộ số ân lớn tên ưu vực
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu biến động nguồn nước sông Thao

Nghiên cứu biến động nguồn nước sông Thao trong bối cảnh biến đổi khí hậu đề cập đến những thay đổi trong lượng nước và chất lượng nước của sông Thao. Sông Thao, một trong những nhánh chính của sông Hồng, đóng vai trò quan trọng trong hệ thống cấp nước cho các hoạt động nông nghiệp và sinh hoạt của người dân. Theo nghiên cứu, biến đổi khí hậu đã tác động mạnh mẽ đến tài nguyên nước tại khu vực này, dẫn đến sự thay đổi đáng kể về lưu lượng và chế độ dòng chảy của sông. Đặc biệt, các kịch bản dự báo cho thấy sự gia tăng tần suất và cường độ của các hiện tượng thời tiết cực đoan như lũ lụt và hạn hán, ảnh hưởng nghiêm trọng đến quản lý nguồn nước và phát triển bền vững. Như một tác giả đã chỉ ra: "Sự thay đổi trong mô hình khí hậu không chỉ ảnh hưởng đến lượng mưa mà còn làm thay đổi các yếu tố khác như nhiệt độ và độ ẩm, từ đó tác động trực tiếp đến nguồn nước".

1.1 Đặc điểm của sông Thao

Sông Thao có chiều dài khoảng 400 km, bắt nguồn từ vùng núi Hoàng Liên Sơn và chảy qua nhiều tỉnh thành trước khi đổ vào sông Hồng. Đặc điểm địa hình và khí hậu tại lưu vực sông Thao rất đa dạng, với độ cao thay đổi từ 200 đến 2000 mét. Điều này tạo ra sự đa dạng trong các nguồn nước và ảnh hưởng đến biến động nguồn nước. Nghiên cứu cho thấy rằng, sự phân bổ lượng mưa không đồng đều giữa các mùa cũng như sự thay đổi trong biến đổi khí hậu đã dẫn đến tình trạng khan hiếm nước vào mùa khô và ngập lụt vào mùa mưa. Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng: "Khả năng quản lý và sử dụng hiệu quả tài nguyên nước tại sông Thao là rất quan trọng để đảm bảo sự phát triển bền vững cho khu vực này".

II. Tác động của biến đổi khí hậu đến nguồn nước sông Thao

Biến đổi khí hậu đã gây ra những tác động không thể phủ nhận đến nguồn nước sông Thao. Theo các nghiên cứu, lượng mưa trung bình hàng năm tại khu vực này có xu hướng giảm, trong khi tần suất và cường độ của các trận lũ lụt lại tăng lên. Điều này dẫn đến sự thay đổi trong chế độ dòng chảy, ảnh hưởng đến khả năng cung cấp nước cho sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp. Một nghiên cứu cho thấy: "Sự gia tăng nhiệt độ và thay đổi mô hình mưa đã làm giảm lượng nước mặt trong sông Thao, ảnh hưởng đến chất lượng nước và các hệ sinh thái xung quanh". Ngoài ra, biến đổi khí hậu cũng làm gia tăng nguy cơ ô nhiễm nguồn nước do các hoạt động nông nghiệp và công nghiệp, tạo ra áp lực lớn lên tài nguyên nước.

2.1 Các kịch bản dự báo trong tương lai

Dựa trên các mô hình khí hậu, nhiều kịch bản đã được xây dựng để dự báo tình hình biến động nguồn nước trong tương lai. Các kịch bản này cho thấy rằng, nếu không có các biện pháp can thiệp kịp thời, tình trạng khan hiếm nước sẽ ngày càng nghiêm trọng hơn, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu. Các nhà nghiên cứu đề xuất rằng: "Cần có những chính sách và giải pháp hiệu quả để quản lý nguồn nước một cách bền vững, nhằm ứng phó với các tác động của biến đổi khí hậu". Việc áp dụng các công nghệ mới trong quản lý nước và bảo vệ môi trường sẽ là chìa khóa để giảm thiểu những tác động tiêu cực này.

III. Giải pháp quản lý nguồn nước bền vững

Để ứng phó với những thách thức từ biến đổi khí hậu, việc xây dựng và thực hiện các giải pháp quản lý nguồn nước bền vững là rất cần thiết. Các biện pháp như cải thiện hệ thống tưới tiêu, bảo tồn nước, và nâng cao nhận thức của cộng đồng về sử dụng nước hợp lý đều là những bước đi quan trọng. Như một chuyên gia trong lĩnh vực này đã nói: "Chúng ta cần phải thay đổi cách tiếp cận trong quản lý tài nguyên nước, từ đó đảm bảo sự bền vững cho các thế hệ tương lai". Các mô hình quản lý tích hợp cũng cần được phát triển để phối hợp giữa các ngành liên quan, nhằm tối ưu hóa việc sử dụng nguồn nước và bảo vệ môi trường.

3.1 Ứng dụng công nghệ trong quản lý nước

Sự phát triển của công nghệ thông tin và truyền thông đã mở ra nhiều cơ hội trong việc quản lý nguồn nước hiệu quả hơn. Các hệ thống giám sát và dự báo thời tiết có thể giúp theo dõi tình hình biến động nguồn nước một cách chính xác, từ đó đưa ra các biện pháp ứng phó kịp thời. Việc áp dụng công nghệ mới trong quản lý nước không chỉ giúp tiết kiệm tài nguyên mà còn nâng cao hiệu quả sử dụng nước trong nông nghiệp và công nghiệp. Theo các nhà nghiên cứu, "Công nghệ thông tin có thể cải thiện đáng kể khả năng quản lý và bảo vệ tài nguyên nước trong bối cảnh biến đổi khí hậu".

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lưu vực sông Thao là một trong những hệ thống thủy văn xuyên biên giới quan trọng hàng đầu tại miền Bắc Việt Nam, với tổng diện tích lưu vực tính đến trạm Việt Trì đạt khoảng 51.800 km². Trong đó, phần diện tích thượng nguồn nằm trên lãnh thổ Trung Quốc chiếm tới 39.800 km² (tương đương 76,8%), còn phần hạ lưu thuộc địa phận các tỉnh Lào Cai, Yên Bái và Phú Thọ của Việt Nam chỉ chiếm khoảng 12.000 km² (tương đương 23,2%). Với tổng lượng dòng chảy trung bình nhiều năm đạt khoảng 26,7 tỷ m³, tương ứng lưu lượng bình quân 783 m³/s, sông Thao đóng vai trò huyết mạch đối với nguồn cung cấp nước cho sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và dân sinh của toàn bộ vùng đồng bằng sông Hồng.

Tuy nhiên, công tác quản lý tài nguyên nước tại lưu vực sông Thao đang đối mặt với thách thức kép. Thứ nhất, phía thượng nguồn Trung Quốc đã vận hành liên tiếp hơn 9 công trình đập dâng và thủy điện bậc thang quy mô lớn, tiêu biểu như đập Nanshan công suất 120 MW (dung tích 220 triệu m³) và đập Madushan công suất 260 MW (dung tích 551 triệu m³), nhưng nguồn số liệu quan trắc khí tượng thủy văn xuyên biên giới hầu như không được chia sẻ đầy đủ. Thứ hai, tác động tiêu cực từ biến đổi khí hậu toàn cầu đang làm thay đổi căn bản chế độ mưa và dòng chảy mặt.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là thiết lập và ứng dụng thành công bộ mô hình khí tượng thủy văn tích hợp WEHY-HCM (Watershed Environmental Hydrology - Regional Hydroclimate Model) để khôi phục chuỗi số liệu lịch sử và mô phỏng dự báo biến động nguồn nước lưu vực sông Thao giai đoạn 2019–2100 theo các kịch bản nồng độ khí nhà kính RCP 4.5 và RCP 8.5. Nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, cung cấp cơ sở dữ liệu định lượng chuẩn xác giúp các cơ quan quản lý nhà nước chủ động lập quy hoạch an ninh nguồn nước và giảm thiểu rủi ro thiên tai.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết mô hình hóa khí tượng thủy văn động lực phân bố không gian, kết hợp giữa mô hình thủy văn vật lý lưu vực WEHY (Watershed Environmental Hydrology) và mô hình khí tượng khu vực động lực học RegHCM. Khung lý thuyết này giải quyết triệt để các hạn chế của các mô hình thủy văn truyền thống dạng thông số tập trung vốn phụ thuộc nặng nề vào chuỗi số liệu quan trắc thực địa tại chỗ.

Mô hình WEHY-HCM vận hành dựa trên 3 khái niệm khoa học trọng tâm:

1. Cơ chế truyền dẫn động lực học khí quyển: Tái hiện chi tiết quá trình tương tác bức xạ mặt trời, dòng năng lượng nhiệt và hoàn lưu khí quyển tầng thấp kết hợp địa hình núi cao hiểm trở.
2. Cân bằng ẩm và quá trình thủy văn mặt đệm: Mô phỏng chính xác các quá trình vật lý gồm lượng mưa rơi, chặn giữ của tán cây rừng, bốc thoát hơi nước bề mặt, quá trình thấm vào các tầng đất và hình thành dòng chảy tràn bề mặt lẫn dòng chảy ngầm.
3. Kịch bản biến đổi khí hậu toàn cầu: Áp dụng các kịch bản đường phân bố nồng độ phát thải khí nhà kính đại diện gồm RCP 4.5 (phát thải trung bình thấp) và RCP 8.5 (phát thải cao) được công bố bởi Ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng quy trình xử lý dữ liệu viễn thám hiện đại kết hợp phương pháp chi tiết hóa động lực học (Dynamical Downscaling) qua hệ thống 3 miền tính toán lồng ghép (Nested Domains) từ độ phân giải 81 km (miền ngoài), 27 km (miền trung gian) xuống còn 9 km (miền chi tiết bao phủ toàn bộ lưu vực sông Thao).

Nguồn dữ liệu đầu vào bao gồm:

• Dữ liệu tái phân tích khí quyển toàn cầu ERA-20C từ Trung tâm Dự báo Thời tiết Hạn vừa Châu Âu (ECMWF) giai đoạn 1900–2014 với độ phân giải ban đầu 125 km và bước thời gian 3 giờ.
• Dữ liệu mô hình số độ cao ASTER DEM độ phân giải 30 m nhằm mô tả chuẩn xác mạng lưới địa hình và trắc diện lòng dẫn lưu vực.
• Dữ liệu chỉ số diện tích lá cây MODIS LAI độ phân giải không gian 500 m cập nhật theo chu kỳ 4 ngày.
• Bản đồ thổ nhưỡng toàn cầu SoilGrids độ phân giải 250 m phân định chi tiết các lớp đất cát, thịt và sét.

Phương pháp chọn mẫu và hiệu chỉnh được thực hiện thông qua việc phân chia chuỗi dữ liệu thủy văn thực đo tại các trạm kiểm soát chính trên sông Thao gồm Lào Cai và Yên Bái: giai đoạn hiệu chỉnh mô hình từ năm 1985 đến 1998 và giai đoạn kiểm định từ năm 2000 đến 2010. Lý do lựa chọn mô hình WEHY-HCM bắt nguồn từ việc mô hình tính toán trực tiếp các hằng số vật lý từ thuộc tính mặt đệm (độ dốc, thổ nhưỡng, thảm phủ), cho phép mô phỏng chính xác chế độ dòng chảy tại các lưu vực xuyên biên giới thiếu dữ liệu mà không cần điều chỉnh thông số thống kê nhân tạo. Chất lượng mô hình được đánh giá qua chỉ số hiệu quả Nash-Sutcliffe (NSE) đạt mức tương quan cao trên 0,75.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình mô phỏng và phân tích diễn biến khí tượng thủy văn trên lưu vực sông Thao đã chỉ ra 4 phát hiện quan trọng:

1. Chế độ phân bổ dòng chảy hiện trạng có sự phân hóa mùa sâu sắc: Tổng lượng dòng chảy năm tại trạm Yên Bái đạt trung bình 24,7 tỷ m³. Dòng chảy mùa lũ tập trung chủ yếu từ tháng VI đến tháng X, chiếm từ 75,5% đến 80,4% tổng lượng nước cả năm (tháng cao điểm như tháng VII hoặc VIII có thể chiếm tới 25,7% đến 30,0% tổng lượng dòng chảy năm). Ngược lại, mùa cạn kéo dài 7 tháng (từ tháng XI đến tháng V năm sau) chỉ đóng góp từ 19,6% đến 24,5% tổng lượng nước.
2. Xu thế gia tăng lượng mưa và dòng chảy lũ cực đoan dưới tác động của biến đổi khí hậu: Dưới kịch bản RCP 4.5 và RCP 8.5 trong giai đoạn 2019–2100, tổng lượng mưa mùa mưa có xu hướng tăng từ 6,2% đến 15,8% so với thời kỳ nền. Điều này dẫn tới sự gia tăng tương ứng của lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất từ 10,5% đến 22,3% tại trạm Yên Bái, làm tăng tần suất xuất hiện của các trận lũ cực lớn chu kỳ 10 năm và 20 năm.
3. Nguy cơ suy giảm nghiêm trọng dòng chảy kiệt: Lưu lượng dòng chảy trung bình mùa cạn trong các thập niên tương lai giảm từ 8,5% đến 18,3% dưới kịch bản RCP 4.5 và giảm mạnh tới 24,6% dưới kịch bản RCP 8.5. Tình trạng cạn kiệt nguồn nước trở nên gay gắt nhất vào các tháng II và III, đe dọa trực tiếp đến việc lấy nước của các hệ thống thủy nông hạ du.
4. Gia tăng biên độ biến động dòng chảy chu kỳ ngắn: Tổng lượng dòng chảy lũ tích lũy trong các khoảng thời gian 1 ngày, 3 ngày và 7 ngày lớn nhất đều có xu thế tăng mạnh, rút ngắn thời gian tập trung dòng chảy trên sườn dốc do tác động cộng hưởng của mưa cường suất lớn và đặc điểm địa hình chia cắt mạnh.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân căn bản của sự phân bố dòng chảy không đều bắt nguồn từ cấu trúc địa hình lòng máng kẹp giữa hai dãy núi cao: dãy Hoàng Liên Sơn ở phía Tây (đỉnh Fansipan cao 3.143 m) và dãy Con Voi ở phía Đông. Cấu trúc này tạo thành hành lang hút ẩm cực mạnh từ gió mùa mùa hè Tây Nam và Đông Nam, gây ra các tâm mưa lớn cục bộ có lượng mưa năm vượt trên 2.200 mm tại khu vực Sa Pa và Thượng Than Uyên, trong khi lượng mưa phía thượng nguồn Trung Quốc chỉ dao động từ 1.000 mm đến 1.400 mm.

Dữ liệu kết quả nghiên cứu có thể được trực quan hóa tối ưu thông qua các biểu đồ phân bố đường tần suất dòng chảy (Flow Duration Curves), đồ thị thủy văn mô phỏng dạng Hydrograph so sánh giữa lưu lượng thực đo và lưu lượng tính toán tại trạm Lào Cai, Yên Bái, cũng như các bản đồ phân vùng lượng mưa đẳng trị không gian trên toàn lưu vực.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế sử dụng mô hình khí tượng thủy văn động lực như nghiên cứu tại lưu vực sông Kunhar của Pakistan (tăng dòng chảy năm nhưng giảm dòng chảy mùa kiệt) hay lưu vực sông Kabul tại Afghanistan (dòng chảy biến động từ -14% đến +95% tùy kịch bản), kết quả tại lưu vực sông Thao thể hiện sự tương đồng rõ rệt về quy luật phân cực nguồn nước dưới tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu. Sự phối hợp giữa mô hình động lực học khí quyển và mô hình thủy văn vật lý trong luận văn đã khắc phục hoàn toàn điểm mù thông tin tại vùng thượng nguồn lãnh thổ Trung Quốc.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm chủ động thích ứng với tình trạng biến động nguồn nước phức tạp trên lưu vực sông Thao, luận văn đưa ra 4 nhóm khuyến nghị mang tính thực thi cao:

1. Nâng cấp và số hóa hệ thống quan trắc cảnh báo sớm lũ lụt: Bộ Tài nguyên và Môi trường cùng Ủy ban nhân dân các tỉnh Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ cần ưu tiên đầu tư lắp đặt mạng lưới radar thời tiết và trạm đo mưa tự động mật độ cao dọc hành lang sông Thao. Mục tiêu đến năm 2025 nâng cao độ chính xác dự báo lũ trước 24–48 giờ, giúp giảm thiểu ít nhất 25% thiệt hại về người và tài sản do lũ quét và sạt lở đất.
2. Thúc đẩy cơ chế hợp tác chia sẻ thông tin thủy văn xuyên biên giới: Bộ Ngoại giao phối hợp cùng Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đẩy mạnh đàm phán song phương với các cơ quan quản lý nước tỉnh Vân Nam (Trung Quốc). Đích ngắm giai đoạn 2024–2030 là đạt được thỏa thuận chia sẻ dữ liệu xả lũ theo thời gian thực từ các đập Nanshan và Madushan, đảm bảo duy trì dòng chảy môi trường tối thiểu không dưới 150 m³/s về hạ lưu trong mùa cạn.
3. Tái cơ cấu quy hoạch tưới tiêu và sản xuất nông nghiệp mùa khô: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn các tỉnh vùng hạ lưu cần chủ động chuyển đổi cơ cấu cây trồng tiêu thụ ít nước và nâng cấp công trình trạm bơm dã chiến lấy nước trên sông Thao. Giai đoạn 2024–2028 phấn đấu tiết kiệm 20% lượng nước tưới mặt ruộng và hạn chế tối đa nguy cơ treo trạm bơm do mực nước sông hạ thấp dưới chuẩn thiết kế.
4. Mở rộng ứng dụng công nghệ mô hình WEHY-HCM cho các lưu vực sông liên quốc gia lân cận: Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam và Trường Đại học Thủy lợi cần tiếp tục chuẩn hóa và chuyển giao bộ công cụ mô hình WEHY-HCM cho các hệ thống sông Đà và sông Lô. Lộ trình đến năm 2030 hoàn thiện hệ thống hỗ trợ ra quyết định (DSS) vận hành liên hồ chứa theo thời gian thực trên toàn lưu vực sông Hồng - Thái Bình.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị thực tiễn sâu rộng cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

• Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên nước và khí tượng thủy văn: Sử dụng khung tính toán và nguồn số liệu dự báo của luận văn làm căn cứ khoa học xây dựng Quy hoạch lưu vực sông Hồng - Thái Bình tầm nhìn 2050, đồng thời ban hành các phương án ứng phó hạn hán và xâm nhập mặn vùng hạ du.
• Đơn vị quản lý, vận hành hệ thống hồ chứa và công trình thủy lợi: Ứng dụng số liệu dự báo dòng chảy đến theo chu kỳ 10 ngày, tháng và mùa để tối ưu hóa quy trình điều tiết nước, gia tăng hiệu suất tích nước phát điện và đảm bảo an toàn đập mùa mưa lũ.
• Các nhà khoa học, giảng viên và học viên cao học chuyên ngành Thủy văn, Biến đổi khí hậu, Địa lý tài nguyên: Tham khảo quy trình thiết lập mô hình kết hợp khí quyển - thủy văn động lực WEHY-HCM, phương pháp xử lý dữ liệu tái phân tích ERA-20C và kỹ thuật chi tiết hóa động lực học không gian.
• Các tổ chức quốc tế và chuyên gia quản lý lưu vực sông xuyên biên giới: Sử dụng luận văn như một trường hợp điển hình (case study) mẫu mực về việc ứng dụng công nghệ viễn thám và mô hình toán để giải quyết bài toán thiếu dữ liệu quan trắc tại các lưu vực sông quốc tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình khí tượng thủy văn WEHY-HCM có ưu điểm gì vượt trội so với các mô hình thủy văn truyền thống?
Mô hình WEHY-HCM kết hợp trực tiếp mô hình khí quyển động lực học khu vực với mô hình thủy văn dựa trên bản chất vật lý phân bố không gian. Khác với các mô hình truyền thống (như HEC-HMS, NAM hay SWAT) phụ thuộc lớn vào việc hiệu chỉnh chuỗi số liệu quan trắc mưa mặt đất, WEHY-HCM trích xuất trực tiếp các tham số vật lý từ dữ liệu vệ tinh, cho phép mô phỏng chính xác cả những lưu vực hoàn toàn không có trạm đo.

2. Tại sao nghiên cứu có thể đánh giá được dòng chảy sông Thao dù thiếu số liệu quan trắc từ phía Trung Quốc?
Luận văn đã khai thác bộ dữ liệu tái phân tích khí quyển toàn cầu ERA-20C với chuỗi thời gian 115 năm kết hợp ảnh viễn thám độ phân giải cao (ASTER DEM 30 m, SoilGrids 250 m, MODIS LAI). Thông qua phương pháp chi tiết hóa động lực học 3 miền tính toán lồng ghép (từ 81 km xuống 9 km), mô hình đã tự động tái tạo hoàn chỉnh trường mưa và các yếu tố khí tượng trên toàn bộ 39.800 km² lãnh thổ thượng nguồn.

3. Biến đổi khí hậu theo kịch bản RCP 8.5 sẽ tác động thế nào đến tài nguyên nước sông Thao?
Theo kịch bản phát thải cao RCP 8.5 giai đoạn 2019–2100, tài nguyên nước sông Thao sẽ chuyển biến theo hướng cực đoan hóa mạnh mẽ: lượng mưa mùa lũ tăng tới 15,8%, lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất tăng 22,3% làm gia tăng nguy cơ ngập lụt nghiêm trọng; ngược lại, dòng chảy mùa cạn suy giảm sâu tới 24,6%, đẩy hạ lưu vào tình trạng thiếu nước sản xuất gay gắt.

4. Dữ liệu viễn thám mặt đệm nào giữ vai trò quan trọng nhất trong việc thiết lập mô hình WEHY?
Mô hình độ cao số ASTER DEM 30 m và bản đồ thổ nhưỡng SoilGrids 250 m giữ vai trò then chốt nhất. ASTER DEM quyết định việc phân chia cấu trúc lưu vực, hướng dốc và vận tốc dòng chảy tràn, trong khi SoilGrids cung cấp chính xác tỷ lệ các thành phần hạt đất, kiểm soát toàn bộ cơ chế thấm và hình thành tầng trữ nước ngầm của lưu vực.

5. Kết quả và quy trình mô hình hóa trong luận văn có thể chuyển giao cho các lưu vực khác không?
Hoàn toàn có thể. Quy trình tích hợp bộ công cụ WEHY-HCM kết hợp dữ liệu tái phân tích khí quyển và dữ liệu viễn thám toàn cầu là một giải pháp công nghệ mở, có khả năng áp dụng hiệu quả cho bất kỳ lưu vực sông xuyên biên giới nào tại Việt Nam như sông Đà, sông Lô, sông Mã hay lưu vực sông Mê Công.

Kết luận

• Luận văn đã thiết lập thành công mô hình khí tượng thủy văn động lực tích hợp WEHY-HCM cho toàn bộ lưu vực sông Thao (51.800 km²), giải quyết triệt để bài toán thiếu hụt số liệu đo đạc xuyên biên giới từ phía thượng nguồn Trung Quốc.
• Khôi phục chuẩn xác chuỗi dòng chảy lịch sử và làm rõ đặc điểm phân bố nguồn nước hiện trạng với 75,5% – 80,4% lượng nước tập trung trong mùa mưa lũ và chỉ 19,6% – 24,5% trong mùa cạn.
• Định lượng chi tiết tác động của biến đổi khí hậu theo các kịch bản RCP 4.5 và RCP 8.5 đến năm 2100, chỉ ra nguy cơ gia tăng 10,5% – 22,3% lưu lượng đỉnh lũ và sự suy giảm tới 24,6% dòng chảy kiệt mùa khô.
• Đề xuất hệ thống giải pháp công trình và phi công trình đồng bộ, đặt mục tiêu đến năm 2030 số hóa hoàn chỉnh hệ thống dự báo cảnh báo lũ và thiết lập cơ chế giám sát nguồn nước xuyên biên giới hiệu quả.
• Nghiên cứu là tài liệu tham khảo khoa học có giá trị cao, thúc đẩy việc mở rộng ứng dụng công nghệ viễn thám và mô hình toán động lực học trong quản lý bền vững tài nguyên nước lưu vực sông tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TONG QUAN NGHIÊN CỨU L1. Tổng quan các nghin cứu đánh i nguyên neve Hen quan đến bie đối i hoe LLL Tổng quam các nghiên cửu inh rên th gi. Miền ay, sph iến en Kho hee cng ava dg cc mổ nh ‘olin thy vi thug ma được sĩ đụng khá phộ ba Hong sh ye dish gi nguyen rari bo nh vit giao ign và (hạ ác đơn gn Song song với các minh thương nai, các mô HH nữ nguôn mở cũng được dụng ong mila nahin cứu vớ Khả nông xử lý nhanh v các răng buộc về thương mại vã bản guy. Pakistan được di giá là một wrong những gus i luôn hả đổi mặt ới sàng thẳng tước ea nh in hp, nguyên ae Pakistan là dỗ trợng bj (hương 20 dưới các hay đội về điều Min hu Rashid và ức đông nghiệp 2016) [lJ đã Lâplương dir, định gan biển ái nguyễn nước cho lực sông Kuna, Pakistan Cưới kịch bản BĐKH A3 và Bồ từ mổ hình tản cầu HadCM.

MG hình thủy vn HEC 'HMS được hit tp cho lưu vực sông nhậm đình i đồn chy cho cc Hới kỹ 201 2040, 3011.3070 và 3011-3489 so với ời kỹ n 1961-1990 da rên các đặc tưng lng cây hư động hủy ung inh, dng chảy mia it, đồng chy nữa là đường giá Sinh động chy sự ch hay Đời gan tới ảnh, KẾ quá cho thấy in chong có sơ 8 tăng đồng cây rung bạ năm rong cả ha je bản ty nhiên mùa xuân và ma đồng cô sự sự gnrt đôn chảy min Ke Nghệ cửu cũng chín hi nông dịch ‘hay din từ hẳn 6 đến thắng7 ong tương cho cả bai ic bản BDKH, Nội "cách Mác, lu ực sing Kun cổ nguy cơ đỗ một với lũ lụ và hạ hân cao tong tương lão sự gì lãng v ng chy min và sự suy giờ đồng cây mùa Kit cũng stay đi lên cả VỀ ii gin và lượng định đôn hay ‘in et tiếp heo gi Ba được thục hiện i Ricardo và cộng sự (2017 2] di áp dong mã bin toán hủy văn phán bố MHD-INPE nhằm dn gis căn cần ng nước cha Xa vụ sông Pras tông ấy nam Amon đợi đấu kiện BDKH, Trang độ các dỡ hậu Khi hội dự bão được tính ton bằng mồ hi kh bậu Kha vục ETA-INPE từ nổ i ‘on cầu HJM cho kịch bản phế ti AID (IPCC, AR4), KẾ gà mổ phông từ mổ nh đự báo co ich i AIB cho thấy mức sy gam về lượng mưa 11.6 rong Xôi nhiệt độ th neg ti 9C và ức độ g ca tg ti S4 vào cỗith kỳ Trấn cơ dữ ệudự báo nủy, ih dự ảo dng chy trong ln we sông Pu ‘i nàng giảm ung bữ Khoang 27%, vi sv Ke it giữa ma mưa và ma tổ, Một nghign cửu điền hin khác v đnh gái nguyễn nước on điều Mện BĐKH, được thực ig bot Masud (2017) [3] cho lu vực sông Kabul, Afghanistan. Dữ hậu "ha và hit độ dy bảo thing kh bin RCP 43 và RCPS được Kal hc từ mộ nh Xôi hậu ton du CMIPS.GcMs bằng hương phá chit hi uy nh bên cas tinh tol ai thing ice tạm hy vn ua lu ye ông Kabul choc hij 2020, 2050 2080 dr thy nb 1971-2000 The int phận bth văn 12000 được ấp dung shims định gã nk Linh ôi nguyên nước cho aw vực sông, Mô in 20006 th sĩ dạng ch cic hu vụ sống tùng bah và ổn vb được Hit lập tr ‘bung chương vinh thing mộ hình tic ng Jens UAMS) tại Đức, Với lượng man dbo suy giảm ch jh bn trong khoảng -19% din 39 hin hủy vân J2000 ‘ih on thy đổi động chảy Dần lưu ve ông nim tong khoảng 14% n 9% Cưới ksh bản REPA.S và 16% đến 100% dai kịch bản RCPES vào cuối tế k 2L "Mức tay đối tung bin và khoảng-% đến 22% “Tương tự, mi hah phân bổ ủy vin SWAT được ng đụng tong nhiên cứu dia giá Càng hay li vục sng da biên giới Mangl, (Ấn Độ và Pakistan [4 cc đỡ lện dc Báo tod cầu HadCMG-GCM quá mộ hình ch tt hia SDSM ch ịch bản dt hi kh hả kin A3và Bz bối Yesgn và mak, 2020, Ki qu dự báo co thy sự ng nhiệt 4 Lim ai tụng bình năm rong kh ở kho vực ông sồi co nhiệ độ l cố su bướng giảm. Sự gia ng lượng mann được đự ảo lo tod au vục sông ho ác đời kỳ 2020, 2050 và 3080 đồn ti mức gi ting đồng chy lên 16% i động, 19% ms un) và 20% mae nung hi Sma tu cho thấy xu hướng giảm đông chủy ở t sả các th ky tương! Kavu vã cốc cộng sự 2013), Kure vã cố eg (2013) [5], Tinh vã cá sộng a. mô inh Ki upg và thủy văn r bộ công cụ sử đụng kết hp (2016 |6|đã hát iễn iy ug cá bản chit vật của tự in.

Bộ nô hình nấy tên c gi là VEHY-HCM là kế hợp tờ một mổ hình kh tượng động lực với một mồ bình hay văn lơ ew "học WEEY (6 với một mỏ hình khí tượng Khu vục (RegHICNO (Chen 2011; Sask 2010) 17 Để cỏ thể tiến inh khỏi phục đi lu đồng chảy mst vụ cụ the số tậu du vàn sa bộ mộ hình là ác sổ lậu kh tượng to cu —resnass rong ni Mh. Độ phn gii củ bộdữ liệu này lì tất Hồ, do vậy cn ph sĩ đụng các mô inh Abi ưng nhễm chi đất his các sổ lu rên few vục sông Sau để MDHY-HCM mô hỏng các quá tinh ty văn với cá dữ lậu khí tượng dã thu bp lần đu và. Nhông ‘nh osm được thực hiện ong Xhoing tôi gan chia rt nh, vĩ vậy mã WEHY-RCM, sẽ th lao đã thy văn theo a a lưu tục mục ti, Ng va, WEY HEM đc Sp dung cho nột lu vụ không cô số lậu đo oe do hua ớt bi các hing số mô hình được đính gia Ấp tữ các thông số về độ đa, chả dt và đ hn la Xục. De tte các thành pin của nố ược dựa tên thục t, WEHY-HCM cổ dh shih igh điễo kiện khí hậu ha ăn my đội mong kh vục mð hình và do đ không yc cạnh ce ei thống kẻ the hi gan.

MG hình EH Y-HCM đã được ip dng tước đồ Khu vực ni Siea, bo gỗ ie ue Big Chico Creek Lil Chico ieek Thượng Butte Cresk, Deer Cree, Shasta Dam 6 Be California 6 vie ee ‘nue abu Nhậ Malysia, Th NOY, Si ag, lan, Hàn Qué]. Cá dt quảsa ‘igen nin mô hin rong ing ng nye đụ tên vig 0 nh mồ hi mo png. gpg mua, dig chy bE mộ và tyEt an đố với các qua St Hong ng ho Kt quart Bang 11 Bản ổng hợp ccm in on hy vấn dn i ine ‘hye ig Moin — [ Hước Dit lận đu vào sơ hân thời in HBV Ngy - [Nhũ& tua, ag cy, daa i og A, Kha ve bing 'GSM-SOCONT | Ngày | NG8, mua, bleh ls dng, dng cay, ie Ngy — [Nhiậ a mu, sb chấn ng lạ i i eh sông băng SNOWNGP [Rely Nig i mo, db cay, dif Teh ana WATFLOOD | Neiy | Nit dng cay, da hn, si dng, ig ve bang hi MHDINPE |Ngy | Nis 6 ma dn chi ‘Mink 7 Bước Dirge đu vào sơ hân đi gin 'NEHV-HCM Ney, mở | Nht độ mưa đồng cháy, đã nh sử đựng đổ, hạt ais HEC Ngy | NS. ua dùng chị lạ hnh dg A, is ‘SWAT Ngày ab | NC, bắc bi iid sử dụng đ lạ đất MIKE Ngày gi Nhi độ mua, bộ bơi dan, si dung đã oid dàng ey 112.

Tông quan các nghiên cứu đnh giá tung nước “Tại Vit Nam, các nhiên eta đảng ự bid đội hi nguyễn nước cho các lưu vực sông đưới in hưởng của BDKH cũng được tục biện dư dọng ee tí, đự ân phục vụ phd tin it hội Trong đó đ ải BDKHLOK do Trn Hồng Tái chủ nhiệm din gi diễn bib ti nguyen nước @ đồng bằng sông Cứu Long(ĐBSCL)IĐ| như dng chiy ào, iễn biển trận sang sang với các ầm tìng của BBKH beo gầm thiểu họ nga ước, ag li Lúc động đến quỹ đc và đồng chấ theo mùa từ đồ ủy đựng bản đồ ngập đổi với các loại gu đốc ĐỀ công xác định được hạ đội b lạ cản đông chảy DSC. theo sắc koh bản BĐKH A3 và B2 tớ năm 2050, Ten cơ ử đó đ di đưa các php thc, đụng vã bảo vệ nguyên nước cho ĐBSCL, rong đi kiện BDEH abe uy dộ sử dng it vi sư câu ey rằng và nui, quy bahiệp tung các công tình qin 118 Phụ vụ ly hước tới iu vã xây dụng đê biến đọc bờ biễn Đông và bổ [MG Minh SWAT công được ứng dụng ki ph iến roe các nghiên cứu ở Việt Nam, “hang đó mô hình dae ng dụng bi Nguyễn Kỹ Phông & Lế Thị Tha An (3013) (10) shim ms phông sự uy đội đông chiy lr vực ông Đồng Nai dite động của BDKH ‘eh bản 82. Dữ liệu ử dạng rong nghiên cứu bao gằm các dỡ iu địa ih, hap ‘tye vt th phường và kh tượng được xử lý ng ph mắm ENVI và ArcGIS Kim đầu vào cho nó ho SWAT. Kế quả mô phóng cho thy, do nh hưởng củ BDKII, "Ma lượng ma hước lỗ có kh năng ing cao và ma Kt cỏ bướng giảm đi, Lượng dùng chy năm trong amg hi 2020 đẫ 210 tng 5% đến 3 E% vã có sự hác han giữa ác iu lưu vục lưu ượng tung nh sức táng mits KO giảm 9.05% ngược i ce thông moa mea ting i 0.013% đến 52560, Neuyfa Duy Liêm: "Ứng đụng công nghệ GS vim hình SWAT dn gi lẻ Tượng động iy lu vục sông BHI], Nin cứu này dã mồ phong lưu lượng đồng cấy ha ye ông B tung giả đaạn 1979 - 2007 bằng mô hinh SWAT tới kế quả be air 2 và NRI đu tên 0,7 ong ti kỉ 1979 - 1990), Tỷ ke a tin hán, "rùa lên lưu vục được xá định éo iting VI ~ 1, vi ưu lưng đồng chy ‘rang tình 22455 ml (Phe Long) à 45853 mis (Phước Ha), Troma mse (arthing 12d hingV năm sa), lơ ens og hy rung hnh xong hip, chí đạt Tức 50,85 ms (Phước Long và 60.

Với kết gu đạ được nu ‘een di ching mình cích fp cận tích hợp công nghệ GIS và mô bình SWAT 1 ương ip nổ phong ưa lượng đồng chảy c tỉnh hiệu quả cao, nhủ hợp với độc di lưu ‘we ông Bé có thé áp dụng cho phững lưu we sng khá.