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. Giới thiệu và tính cấp thiết của nghiên cứu

Nghiên cứu mưa lũ cực hạn tại lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn là một đề tài quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu và sự gia tăng các hiện tượng thời tiết cực đoan. Lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn được coi là 'rốn lũ' của miền Trung, nơi thường xuyên xảy ra các trận lũ lớn gây thiệt hại nghiêm trọng về kinh tế và xã hội. Nghiên cứu này nhằm xác định giá trị lũ cực hạn (PMF) để phục vụ công tác thiết kế, vận hành các công trình thủy lợi và thủy điện, đồng thời giảm thiểu rủi ro cho khu vực hạ du.

1.1. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu đóng góp vào việc hoàn thiện các phương pháp tính toán mưa cực hạn (PMP) và lũ cực hạn (PMF) phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới của Việt Nam. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc quy hoạch, thiết kế và vận hành các công trình thủy lợi, thủy điện, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và sự xuất hiện ngày càng nhiều của các hiện tượng thời tiết cực đoan.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp tiếp cận tổng hợp, bao gồm điều tra thực địa, phân tích thống kê, mô hình toán thủy văn - thủy lực kết hợp với công nghệ GIS, và phương pháp chuyên gia. Các phương pháp này giúp thu thập, xử lý số liệu và mô phỏng các kịch bản mưa lũ cực hạn trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn.

2.1. Phương pháp mô hình toán

Các mô hình toán như HEC-HMS, MIKE 11, và MIKE 21 được sử dụng để mô phỏng và dự báo lũ cực hạn. Các mô hình này được hiệu chỉnh và kiểm định dựa trên số liệu thực tế, đảm bảo độ chính xác và tin cậy trong việc tính toán lũ PMF.

III. Kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu đã xác định được giá trị mưa cực hạn (PMP) và lũ cực hạn (PMF) cho lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn. Kết quả cho thấy, lũ PMF có thể gây ra ngập lụt nghiêm trọng tại khu vực hạ du, đặc biệt là các vùng đồng bằng nhỏ hẹp. Nghiên cứu cũng đề xuất các giải pháp quản lý lũ và giảm thiểu rủi ro, bao gồm việc tối ưu hóa vận hành các hồ chứa và cải thiện hệ thống cảnh báo sớm.

3.1. Đánh giá mức độ ngập lũ

Kết quả mô phỏng cho thấy, lũ PMF có thể gây ngập lụt trên diện rộng tại khu vực hạ du, với độ sâu ngập lên đến 2-3 mét tại một số khu vực. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, việc quản lý và vận hành các hồ chứa đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu tác động của lũ cực hạn.

IV. Kết luận và khuyến nghị

Nghiên cứu đã cung cấp các giá trị mưa cực hạn (PMP) và lũ cực hạn (PMF) cho lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn, đồng thời đề xuất các giải pháp quản lý lũ hiệu quả. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao an toàn cho các công trình thủy lợi, thủy điện và giảm thiểu rủi ro cho khu vực hạ du.

4.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu đề xuất tiếp tục mở rộng áp dụng phương pháp luận này cho các lưu vực sông khác tại Việt Nam, đồng thời tích hợp thêm các yếu tố biến đổi khí hậu và quản lý tài nguyên nước trong các nghiên cứu tương lai.