Nghiên cứu dự báo mưa lũ trung hạn cho hệ thống hồ chứa tại lưu vực sông Cả

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CÁM ƠN

MỤC LỤC

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU DỰ BÁO MƯA, LŨ TRUNG HẠN, VẬN HÀNH HỆ THỐNG HỒ CHỨA VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU CHO LƯU VỰC SÔNG CẢ

1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu về dự báo mưa, lũ trung hạn và vận hành hệ thống hồ chứa trên thế giới

1.2. Dự báo mưa, lũ trung hạn

1.3. Nghiên cứu dự báo mưa, lũ trung hạn trên thế giới

1.4. Phương pháp nghiên cứu dự báo mưa trung hạn

1.5. Phương pháp nghiên cứu dự báo lũ trung hạn

1.6. Phương pháp nghiên cứu vận hành hệ thống hồ chứa

1.7. Giới thiệu lưu vực hệ thống sông Cả và hệ thống hồ chứa

1.7.1. Vị trí địa lý

1.7.2. Đặc điểm địa hình

1.7.3. Đặc điểm địa chất

1.7.4. Đặc điểm mạng lưới sông ngòi trong lưu vực

1.7.5. Đặc điểm khí hậu

1.7.6. Hệ thống hồ chứa nước trên lưu vực

1.8. Kết luận chương I

2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU DỰ BÁO MƯA CHO LƯU VỰC SÔNG CẢ

2.1. Hình thể thời tiết gây mưa lũ lớn trên lưu vực sông Cả

2.1.1. Các vùng mưa lũ trên lưu vực sông Cả

2.1.2. Các hệ thống thời tiết chủ đạo chi phối chế độ mưa lũ lớn

2.1.3. Đặc điểm quá trình synop gây mưa lớn trên khu vực Bắc Trung Bộ trong đó có lưu vực sông Cả

2.2. Nghiên cứu dự báo mưa trên lưu vực sông Cả

2.2.1. Dự báo mưa bằng mô hình số trị - BOLAM

2.2.2. Dự báo mưa dựa vào phân tích nhận dạng hình thể thời tiết gây mưa

2.3. Kết luận chương II

3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU DỰ BÁO LŨ TRUNG HẠN CHO LƯU VỰC SÔNG CẢ

3.1. Một số khái niệm và thực trạng dự báo lũ tác nghiệp cho lưu vực sông Cả

3.1.1. Khái niệm dự báo thủy văn

3.1.2. Phân loại dự báo thủy văn

3.1.3. Các chỉ tiêu đánh giá dự báo thủy văn

3.1.4. Thực trạng dự báo lũ tác nghiệp cho lưu vực sông Cả

3.2. Nghiên cứu đồng chảy lũ lưu vực sông Cả

3.3. Nghiên cứu dự báo lũ trung hạn lưu vực sông Cả khi chưa có hồ chứa

3.4. Dự báo lũ trung hạn lưu vực sông Cả bằng mô hình lai ghép tắt định (HEC-HMS) và ngẫu nhiên (ARIMA(p))

3.5. Dự báo lũ trung hạn lưu vực sông Cả bằng mô hình lai ghép mạng Nơ ron nhân tạo EANN và ARIMA(p)

3.6. Nghiên cứu phương án dự báo lũ trung hạn khi các lưu vực sông Cả được đưa vào vận hành

3.7. Kết luận chương III

4. CHƯƠNG 4: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN TRONG VẬN HÀNH HỆ THỐNG HỒ CHỨA PHÒNG LŨ TRÊN LƯU VỰC SÔNG CẢ

4.1. Lựa chọn và giới thiệu tóm tắt các hồ chứa đưa vào nghiên cứu vận hành để phòng lũ trên lưu vực sông Cả

4.2. Nghiên cứu xác định các yêu cầu đối với việc vận hành hệ thống hồ chứa

4.3. Mô hình hóa hệ thống hồ chứa trên lưu vực sông Cả

4.3.1. Xây dựng các phương án vận hành phối hợp hệ thống hồ chứa trong ứng với từng kịch bản tình huống đồng chảy đến hồ

4.3.2. Tích hợp mô hình dự báo mưa, lũ với mô hình vận hành hệ thống hồ chứa phòng lũ trên lưu vực sông Cả

4.3.3. Thiết lập cơ sở khoa học vận hành phối hợp hệ thống hồ chứa

4.4. Kết luận chương IV

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

Kết luận

Những nội dung chính của Luận án đã được thực hiện

Những đóng góp mới của Luận án

Hướng phát triển của Luận án

Kiến nghị

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC 1: Giới thiệu phương pháp An “Implicit”, Hiện “Explicit”, và Quy hoạch động sử dụng trong vận hành phối hợp hệ thống hồ chứa

PHỤ LỤC 2: Các thông số chính của các hồ chứa tồn lưu vực sông Cả

I. Tổng quan về tình hình nghiên cứu dự báo mưa lũ trung hạn và vận hành hệ thống hồ chứa

Nghiên cứu về dự báo thời tiết và mưa lũ trung hạn đã trở thành một lĩnh vực quan trọng trong quản lý tài nguyên nước, đặc biệt là tại các lưu vực sông lớn như sông Cả. Việc quản lý nước hiệu quả không chỉ giúp giảm thiểu thiệt hại do thiên tai mà còn đảm bảo an toàn cho các hồ chứa nước. Các phương pháp dự báo hiện nay chủ yếu dựa vào mô hình số trị, cho phép dự đoán chính xác hơn về lượng mưa và lũ. Theo nghiên cứu, việc áp dụng các mô hình như BOLAM đã cho thấy hiệu quả trong việc dự báo mưa lớn, từ đó hỗ trợ cho việc vận hành hệ thống hồ chứa. Đặc biệt, việc tích hợp công nghệ viễn thám và GIS vào mô hình dự báo đã mở ra hướng đi mới cho việc nâng cao độ chính xác trong dự báo. "Dự báo mưa và lũ trung hạn là một trong những thách thức lớn nhất trong lĩnh vực thủy văn hiện nay".

1.1. Tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế

Tại Việt Nam, nghiên cứu về dự báo mưa lũ trung hạn còn nhiều hạn chế. Các phương pháp truyền thống như thống kê và mô hình hóa chưa được áp dụng rộng rãi. Trong khi đó, trên thế giới, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng mô hình số trị kết hợp với mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) và mô hình ARIMA đã mang lại kết quả khả quan. Các nghiên cứu như của Mania và cộng sự (2004) đã chứng minh rằng việc kết hợp các mô hình này có thể nâng cao chất lượng dự báo dòng chảy. "Sự kết hợp giữa các phương pháp truyền thống và hiện đại là chìa khóa để cải thiện độ chính xác trong dự báo mưa lũ".

II. Nghiên cứu dự báo mưa cho lưu vực sông Cả

Nghiên cứu dự báo mưa cho lưu vực sông Cả được thực hiện thông qua việc áp dụng mô hình BOLAM. Mô hình này cho phép dự báo lượng mưa với độ chính xác cao, từ đó hỗ trợ cho việc quản lý nước và vận hành hồ chứa. Việc phân tích các yếu tố khí tượng như áp thấp nhiệt đới và các hình thế thời tiết gây mưa lớn là rất cần thiết. "Việc nhận dạng hình thể thời tiết gây mưa lớn là một trong những yếu tố quan trọng trong dự báo mưa". Các kết quả từ mô hình BOLAM đã cho thấy khả năng dự báo mưa lớn trong các tình huống khác nhau, giúp các nhà quản lý có thể đưa ra quyết định kịp thời trong việc vận hành hồ chứa.

2.1. Phương pháp nghiên cứu dự báo mưa

Phương pháp nghiên cứu dự báo mưa bao gồm việc sử dụng mô hình số trị BOLAM kết hợp với phân tích thống kê. Các dữ liệu khí tượng được thu thập từ các trạm quan trắc và vệ tinh, từ đó áp dụng vào mô hình để dự báo lượng mưa. "Mô hình BOLAM đã cho thấy khả năng dự báo chính xác trong các điều kiện khí hậu khác nhau". Việc áp dụng mô hình này không chỉ giúp dự báo mưa mà còn hỗ trợ cho việc quy hoạch hồ chứa và an toàn hồ chứa trong mùa lũ.

III. Nghiên cứu dự báo lũ trung hạn cho lưu vực sông Cả

Dự báo lũ trung hạn cho lưu vực sông Cả được thực hiện thông qua việc áp dụng mô hình HEC-HMS kết hợp với mô hình ARIMA. Việc nghiên cứu này nhằm mục đích nâng cao khả năng dự báo lũ, từ đó giúp cho việc quản lý nước và vận hành hồ chứa hiệu quả hơn. "Dự báo lũ trung hạn là một yếu tố quan trọng trong việc giảm thiểu thiệt hại do lũ gây ra". Các kết quả từ mô hình cho thấy khả năng dự báo lũ chính xác, giúp các nhà quản lý có thể đưa ra các biện pháp ứng phó kịp thời.

3.1. Phương pháp nghiên cứu dự báo lũ

Phương pháp nghiên cứu dự báo lũ bao gồm việc sử dụng mô hình HEC-HMS để mô phỏng quá trình thủy văn trên lưu vực. Mô hình này cho phép dự báo lũ dựa trên các yếu tố như lượng mưa, độ ẩm đất và các thông số thủy văn khác. "Việc áp dụng mô hình HEC-HMS đã cho thấy hiệu quả trong việc dự báo lũ cho lưu vực sông Cả". Kết quả từ mô hình này không chỉ giúp dự báo lũ mà còn hỗ trợ cho việc vận hành hệ thống hồ chứa một cách an toàn và hiệu quả.

IV. Vận hành hệ thống hồ chứa phòng lũ trên lưu vực sông Cả

Vận hành hệ thống hồ chứa là một yếu tố quan trọng trong việc phòng chống lũ cho lưu vực sông Cả. Việc xây dựng các quy tắc phối hợp vận hành giữa các hồ chứa giúp tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên nước và giảm thiểu thiệt hại do lũ. "Quy hoạch hồ chứa và vận hành phối hợp là chìa khóa để đảm bảo an toàn cho hạ du". Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tích hợp mô hình dự báo mưa và lũ với mô hình vận hành hồ chứa là cần thiết để nâng cao hiệu quả trong việc phòng chống lũ.

4.1. Các yêu cầu đối với việc vận hành hệ thống hồ chứa

Các yêu cầu đối với việc vận hành hệ thống hồ chứa bao gồm việc đảm bảo an toàn cho các hồ chứa, tối ưu hóa việc sử dụng nước và giảm thiểu thiệt hại do lũ. Việc xây dựng các quy tắc phối hợp giữa các hồ chứa là rất cần thiết. "Một hệ thống hồ chứa được vận hành hiệu quả sẽ giúp giảm thiểu thiệt hại do lũ gây ra". Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các mô hình dự báo vào quy trình vận hành hồ chứa là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho hạ du.

Luận án tiến sĩ về dự báo mưa lũ trung hạn cho hệ thống hồ chứa tại lưu vực sông Cả