Nghiên cứu ứng dụng dữ liệu mưa vệ tinh để nâng cao chất lượng mô phỏng dòng chảy lũ tại lưu vực sông Mã

• Tác giả: Nguyễn Tiến Kiên
• Người hướng dẫn: GS. Lê Đình Thành
• Trường học: Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Thủy văn
• Đề tài: Nghiên cứu khai thác dữ liệu mưa vệ tinh nâng cao mô phỏng dòng chảy lũ trên lưu vực sông Mã
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CÁM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MƯA VỆ TINH
• 1.1. Tổng quan về mưa vệ tinh
• 1.2. Tổng quan về sản phẩm mưa vệ tinh
• 1.3. Các nghiên cứu đánh giá chất lượng mưa vệ tinh
• 1.4. Tổng quan các nghiên cứu khai thác sản phẩm mưa vệ tinh trên thế giới
• 1.4.1. Các nghiên cứu và phương pháp điển hình
• 1.4.2. Nghiên cứu ứng dụng mưa vệ tinh trong lĩnh vực thủy văn
• 1.4.3. Nhận xét các nghiên cứu trên thế giới
• 1.5. Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến khai thác mưa vệ tinh ở Việt Nam
• 1.6. Lưu vực sông Mã và những đặc điểm liên quan đến đề tài luận án
• 1.6.1. Lưu vực sông Mã, địa hình và sông suối
• 1.6.2. Đặc điểm mưa trên lưu vực sông Mã
• 1.6.3. Đặc điểm dòng chảy trên lưu vực sông Mã
• 1.6.4. Các hình thế thời tiết chính gây mưa - lũ lớn trên lưu vực
• 1.6.5. Hiện trạng mạng lưới trạm đo mưa và những khó khăn trong tính toán dòng chảy lũ trên lưu vực sông Mã
• 1.7. Định hướng nghiên cứu của đề tài luận án
• 1.7.1. Những hạn chế, tồn tại trong nghiên cứu ứng dụng mưa vệ tinh cho lĩnh vực thủy văn và những khó khăn trong tính toán lũ trên lưu vực sông Mã
• 1.7.2. Định hướng nghiên cứu của đề tài luận án
• 1.8. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP HIỆU CHỈNH MƯA VỆ TINH VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG LŨ SÔNG MÃ
• 2.1. Phân tích, lựa chọn mưa vệ tinh sử dụng trong nghiên cứu
• 2.1.1. Đánh giá chất lượng sản phẩm mưa vệ tinh GSMaP
• 2.1.2. Lựa chọn sản phẩm mưa GSMaP
• 2.2. Phương pháp hiệu chỉnh mưa vệ tinh
• 2.2.1. Phương pháp kết hợp, lân cận gần nhất và hiệu chỉnh theo vị trí trạm
• 2.2.2. Lựa chọn phương án hiệu chỉnh
• 2.2.3. Kết quả dữ liệu mưa lưới kết hợp giữa mưa vệ tinh và thực đo
• 2.3. Đánh giá dữ liệu mưa trong mô phỏng dòng chảy lũ
• 2.3.1. Các mô hình thủy văn thường được ứng dụng tính toán lũ
• 2.3.2. Lựa chọn mô hình thủy văn cho nghiên cứu
• 2.3.3. Một số đặc điểm chính của mô hình NAM
• 2.3.4. Phương pháp Muskingum
• 2.3.5. Thiết lập mô hình NAM cho lưu vực sông Mã
• 2.4. Lựa chọn thời gian xuất hiện mưa – lũ trên lưu vực sông Mã
• 2.5. Số liệu sử dụng trong nghiên cứu
• 2.5.1. Số liệu mưa thực đo từ các trạm bề mặt
• 2.5.2. Số liệu thủy văn
• 2.6. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MƯA VỆ TINH NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY LŨ SÔNG MÃ
• 3.1. Đánh giá chất lượng dữ liệu mưa không gian trong mô phỏng dòng chảy lũ sông Mã
• 3.1.1. Tính toán mô phỏng dòng chảy lũ sông Mã
• 3.1.2. Chỉ tiêu đánh giá
• 3.1.3. Cách đánh giá chất lượng dữ liệu mưa bằng mô hình thủy văn
• 3.2. Phân tích kết quả mô phỏng dòng chảy lũ trên lưu vực sông Mã
• 3.2.1. Mô phỏng dòng chảy lũ sử dụng mưa thực đo
• 3.2.2. Mô phỏng dòng chảy lũ sử dụng mưa GSMaP_NRT
• 3.2.3. Mô phỏng dòng chảy lũ sử dụng mưa kết hợp
• 3.2.4. Mô phỏng dòng chảy lũ sử dụng mưa lân cận gần nhất
• 3.2.5. Mô phỏng dòng chảy lũ sử dụng mưa hiệu chỉnh theo vị trí trạm
• 3.2.6. Đánh giá khả năng nâng cao chất lượng mô phỏng lũ
• 3.3. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 1. Những đóng góp mới của luận án
• 2. Kiến nghị và định hướng nghiên cứu tiếp theo
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Khai thác dữ liệu mưa vệ tinh

Nghiên cứu tập trung vào việc khai thác dữ liệu từ các sản phẩm mưa vệ tinh như GSMaP, nhằm bổ sung thông tin mưa cho các khu vực thiếu số liệu thực đo trên lưu vực sông Mã. Các phương pháp hiệu chỉnh dữ liệu mưa vệ tinh được đề xuất để tăng độ chính xác, bao gồm kết hợp dữ liệu vệ tinh với mưa thực đo và hiệu chỉnh theo vị trí trạm. Việc này giúp cải thiện chất lượng dữ liệu đầu vào cho các mô hình thủy văn, đặc biệt trong bối cảnh mạng lưới trạm đo mưa còn thưa thớt.

1.1. Phương pháp hiệu chỉnh mưa vệ tinh

Phương pháp hiệu chỉnh mưa vệ tinh bao gồm kết hợp dữ liệu vệ tinh với mưa thực đo, sử dụng kỹ thuật lân cận gần nhất và hiệu chỉnh theo vị trí trạm. Các kết quả cho thấy dữ liệu mưa hiệu chỉnh có độ chính xác cao hơn so với dữ liệu thô từ vệ tinh. Điều này đặc biệt quan trọng trong việc tính toán dòng chảy lũ, giúp giảm thiểu sai số trong mô phỏng.

1.2. Đánh giá chất lượng dữ liệu mưa vệ tinh

Chất lượng dữ liệu mưa vệ tinh được đánh giá thông qua so sánh với mưa thực đo tại các trạm trên lưu vực sông Mã. Các chỉ số thống kê như NSE và PBIAS được sử dụng để đo lường độ chính xác. Kết quả cho thấy dữ liệu mưa vệ tinh hiệu chỉnh có khả năng cải thiện đáng kể độ tin cậy trong mô phỏng dòng chảy lũ.

II. Mô phỏng dòng chảy lũ

Nghiên cứu sử dụng mô hình thủy văn NAM để mô phỏng dòng chảy lũ trên lưu vực sông Mã. Mô hình này được lựa chọn do khả năng mô phỏng chính xác các quá trình thủy văn phức tạp. Dữ liệu mưa hiệu chỉnh từ vệ tinh được sử dụng làm đầu vào, giúp cải thiện độ chính xác của kết quả mô phỏng. Các kết quả cho thấy mô hình NAM có khả năng dự báo lũ với độ tin cậy cao, đặc biệt trong các khu vực thiếu số liệu thực đo.

2.1. Thiết lập mô hình NAM

Mô hình NAM được thiết lập dựa trên các thông số thủy văn của lưu vực sông Mã, bao gồm địa hình, thảm phủ và đặc điểm dòng chảy. Các thông số của mô hình được hiệu chỉnh và kiểm định để đảm bảo độ chính xác. Kết quả cho thấy mô hình NAM có khả năng mô phỏng chính xác các đợt lũ lớn trên lưu vực.

2.2. Đánh giá kết quả mô phỏng

Kết quả mô phỏng dòng chảy lũ được đánh giá thông qua so sánh với dữ liệu thực đo tại các trạm thủy văn. Các chỉ số NSE và PBIAS được sử dụng để đo lường độ chính xác. Kết quả cho thấy mô hình NAM có khả năng dự báo lũ với độ tin cậy cao, đặc biệt khi sử dụng dữ liệu mưa hiệu chỉnh từ vệ tinh.

III. Quản lý lũ và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đóng góp quan trọng vào công tác quản lý lũ trên lưu vực sông Mã thông qua việc cải thiện độ chính xác của dự báo lũ. Các kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng trong công tác cảnh báo sớm, giúp giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt gây ra. Ngoài ra, nghiên cứu cũng góp phần vào việc quản lý tài nguyên nước và phòng chống thiên tai trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

3.1. Ứng dụng trong cảnh báo lũ

Các kết quả nghiên cứu được ứng dụng trong công tác cảnh báo lũ, giúp các cơ quan chức năng đưa ra các biện pháp phòng ngừa kịp thời. Việc sử dụng dữ liệu mưa hiệu chỉnh từ vệ tinh giúp tăng độ chính xác của dự báo, đặc biệt trong các khu vực thiếu số liệu thực đo.

3.2. Góp phần quản lý tài nguyên nước

Nghiên cứu góp phần vào việc quản lý tài nguyên nước trên lưu vực sông Mã thông qua việc cải thiện độ chính xác của dự báo lũ. Điều này giúp các nhà quản lý đưa ra các quyết định hiệu quả trong việc phân bổ và sử dụng nguồn nước, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu.