Luận án tiến sĩ kỹ thuật: Tính toán mưa lũ thiết kế khu vực Nam Trung Bộ trong bối cảnh biến đổi khí hậu

• Tác giả: Lê Thị Hải Yến
• Người hướng dẫn: TS. Ngô Lê Long
• Trường học: Trường Đại học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Thủy văn học
• Đề tài: Nghiên cứu tính toán mưa, lũ thiết kế có xét đến biến đổi khí hậu khu vực Nam Trung Bộ
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU MƯA, LŨ CÓ XÉT ĐẾN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
• 1.1. Tổng quan các nghiên cứu về mưa, lũ trong nước và thế giới
• 1.2. Sơ lược về BĐKH và các kịch bản
• 1.3. Tổng quan các nghiên cứu về tác động của biến đổi khí hậu đến mưa, lũ
• 1.3.1. Nghiên cứu về tác động của biến đổi khí hậu đến mưa, lũ
• 1.3.2. Nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu đến mưa, lũ ở Việt Nam
• 1.3.3. Những hạn chế trong nghiên cứu tính toán mưa, lũ có xét đến biến đổi khí hậu ở Việt Nam
• 1.4. Tổng quan về khu vực nghiên cứu
• 1.4.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên
• 1.4.2. Đặc điểm khí tượng, thủy văn
• 1.4.3. Đặc điểm dòng chảy lũ trên các lưu vực sông
• 1.4.4. Xu thế mưa lớn của khu vực Nam Trung Bộ
• 1.5. Định hướng nghiên cứu của luận án
• 1.6. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC TÍNH MƯA, LŨ THIẾT KẾ CÓ XÉT ĐẾN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
• 2.1. Các mô hình khí hậu
• 2.1.1. Sự phát triển của các mô hình khí hậu
• 2.1.2. Mô hình khí hậu toàn cầu
• 2.1.3. Tổ hợp mô hình khí hậu của IPCC
• 2.1.4. Lựa chọn mô hình khí hậu sử dụng trong Luận án
• 2.2. Cơ sở lý thuyết chi tiết hóa các kịch bản BĐKH
• 2.3. Phương pháp thống kê chi tiết hóa
• 2.4. Kịch bản BĐKH và dữ liệu sử dụng trong luận án
• 2.5. Phương pháp tính toán lũ thiết kế
• 2.6. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN MƯA, LŨ THIẾT KẾ CÓ XÉT ĐẾN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 3.1. Tính toán mưa một ngày lớn nhất có xét đến biến đổi khí hậu
• 3.1.1. Kết quả chi tiết hóa lượng mưa về từng trạm và hiệu chỉnh sai số
• 3.1.2. Phân tích kết quả lượng mưa một ngày lớn nhất có xét đến BĐKH của một số lưu vực điển hình trên khu vực
• 3.1.3. Xây dựng bản đồ biến động lượng mưa một ngày lớn nhất khu vực Nam Trung Bộ
• 3.2. Tính toán đỉnh lũ thiết kế khu vực Nam Trung Bộ có xét đến biến đổi khí hậu
• 3.2.1. Tính toán lũ thiết kế cho khu vực vừa và nhỏ
• 3.2.2. Tính toán lũ thiết kế cho lưu vực có diện tích lớn
• 3.2.3. Đánh giá sự biến động Qmax
• 3.2.4. Ứng dụng bản đồ phân vùng biến động dòng chảy lũ vào tính toán dòng chảy lũ thiết kế
• 3.3. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan nghiên cứu mưa lũ và biến đổi khí hậu

Chương này tổng hợp các nghiên cứu về mưa lũ và biến đổi khí hậu trên thế giới và tại Việt Nam. Các nghiên cứu toàn cầu như của Frich và nnk (2002) và Alexander và nnk (2006) chỉ ra xu hướng gia tăng mưa lớn và mưa cực trị ở nhiều khu vực. Tuy nhiên, các nghiên cứu này còn hạn chế do sự không đồng nhất trong phương pháp và số liệu. Tại Việt Nam, biến đổi khí hậu đã làm gia tăng tần suất và cường độ mưa lũ, đặc biệt ở khu vực Nam Trung Bộ. Các nghiên cứu trước đây thường sử dụng mô hình khí hậu toàn cầu với lưới tính toán lớn, dẫn đến sai số cao khi áp dụng cho các lưu vực nhỏ. Do đó, cần có nghiên cứu chi tiết hóa kết quả từ các mô hình khí hậu để tính toán mưa lũ thiết kế chính xác hơn.

1.1. Nghiên cứu toàn cầu về mưa lũ

Các nghiên cứu toàn cầu như của Frich và nnk (2002) và Alexander và nnk (2006) đã chỉ ra xu hướng gia tăng mưa lớn và mưa cực trị ở nhiều khu vực như Châu Phi, Châu Úc, và Châu Âu. Tuy nhiên, các nghiên cứu này còn hạn chế do sự không đồng nhất trong phương pháp và số liệu. Việc sử dụng số liệu từ nhiều nguồn khác nhau và thiếu kiểm soát chất lượng đã làm giảm độ tin cậy của kết quả. Ngoài ra, số lượng trạm quan trắc không đủ để cung cấp thông tin chi tiết cho các khu vực nhỏ hơn.

1.2. Nghiên cứu tại Việt Nam

Tại Việt Nam, biến đổi khí hậu đã làm gia tăng tần suất và cường độ mưa lũ, đặc biệt ở khu vực Nam Trung Bộ. Các nghiên cứu trước đây thường sử dụng mô hình khí hậu toàn cầu với lưới tính toán lớn, dẫn đến sai số cao khi áp dụng cho các lưu vực nhỏ. Ví dụ, kịch bản biến đổi khí hậu của Bộ TNMT dự báo mưa 1 ngày lớn nhất ở miền Trung có thể tăng từ 10% đến 70%. Tuy nhiên, các kết quả này chưa được chi tiết hóa cho từng khu vực nhỏ, gây khó khăn trong việc ứng dụng vào thực tế.

II. Cơ sở khoa học tính toán mưa lũ thiết kế

Chương này trình bày cơ sở khoa học và phương pháp tính toán mưa lũ thiết kế có xét đến biến đổi khí hậu. Các mô hình khí hậu toàn cầu (GCM) và mô hình khí hậu khu vực (RCM) được sử dụng để dự báo mưa lũ trong tương lai. Luận án lựa chọn các mô hình khí hậu phù hợp và áp dụng phương pháp chi tiết hóa lưới tính toán để giảm sai số. Phương pháp thống kê và mô hình toán học được sử dụng để tính toán lũ thiết kế cho các lưu vực vừa và nhỏ. Kết quả tính toán sẽ được sử dụng để đánh giá an toàn các công trình thủy lợi và giao thông.

2.1. Mô hình khí hậu toàn cầu và khu vực

Các mô hình khí hậu toàn cầu (GCM) và mô hình khí hậu khu vực (RCM) được sử dụng để dự báo mưa lũ trong tương lai. Luận án lựa chọn các mô hình khí hậu phù hợp dựa trên khả năng mô phỏng chính xác các hiện tượng khí hậu tại khu vực Nam Trung Bộ. Các mô hình này được chi tiết hóa lưới tính toán để giảm sai số và cung cấp kết quả chính xác hơn cho các lưu vực nhỏ.

2.2. Phương pháp tính toán lũ thiết kế

Phương pháp thống kê và mô hình toán học được sử dụng để tính toán lũ thiết kế cho các lưu vực vừa và nhỏ. Các phương pháp này bao gồm phân tích tần suất, mô hình thủy văn, và mô phỏng dòng chảy. Kết quả tính toán sẽ được sử dụng để đánh giá an toàn các công trình thủy lợi và giao thông, đồng thời hỗ trợ quy hoạch đô thị và quản lý nước trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

III. Tính toán mưa lũ thiết kế khu vực Nam Trung Bộ

Chương này trình bày kết quả tính toán mưa lũ thiết kế có xét đến biến đổi khí hậu tại khu vực Nam Trung Bộ. Các kết quả chi tiết hóa lượng mưa từ các mô hình khí hậu được sử dụng để xây dựng bản đồ biến động lượng mưa một ngày lớn nhất. Phương pháp tính toán lũ thiết kế được áp dụng cho các lưu vực vừa và nhỏ, cũng như các lưu vực lớn như sông Vu Gia – Thu Bồn. Kết quả cho thấy sự gia tăng đáng kể của mưa lũ trong tương lai, đặc biệt là trong các kịch bản RCP4.5 và RCP8.5.

3.1. Tính toán mưa một ngày lớn nhất

Các kết quả chi tiết hóa lượng mưa từ các mô hình khí hậu được sử dụng để xây dựng bản đồ biến động lượng mưa một ngày lớn nhất. Kết quả cho thấy sự gia tăng đáng kể của mưa lớn trong tương lai, đặc biệt là trong các kịch bản RCP4.5 và RCP8.5. Các lưu vực như Nông Sơn và Thành Mỹ được dự báo sẽ chịu ảnh hưởng nặng nề bởi biến đổi khí hậu.

3.2. Tính toán lũ thiết kế

Phương pháp tính toán lũ thiết kế được áp dụng cho các lưu vực vừa và nhỏ, cũng như các lưu vực lớn như sông Vu Gia – Thu Bồn. Kết quả cho thấy sự gia tăng đáng kể của lũ lụt trong tương lai, đặc biệt là trong các kịch bản RCP4.5 và RCP8.5. Các lưu vực này cần được quan tâm đặc biệt trong quy hoạch đô thị và quản lý nước để giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu.