Nghiên Cứu Tính Toán Mưa, Lũ Thiết Kế Có Xét Đến Biến Đổi Khí Hậu Khu Vực Nam Trung Bộ

Nghiên cứu tính toán mưa lũ thiết kế tại khu vực Nam Trung Bộ, chú trọng đến tác động của biến đổi khí hậu và các giải pháp ứng phó.

• 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
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• 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 trên thế giới
• 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
• 1.4.5. Định hướng nghiên cứu của luận án
• 1.4.6. 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
• 3.2.5. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Mưa Lũ Thiết Kế Bối Cảnh Biến Đổi Khí Hậu

Nghiên cứu về mưa lũ thiết kế trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Các hiện tượng thời tiết cực đoan ngày càng gia tăng về tần suất và cường độ, gây ra những hậu quả nghiêm trọng về người và tài sản. Các nghiên cứu trên thế giới và trong nước đã chỉ ra những xu hướng biến đổi đáng lo ngại của mưa lớn và lũ lụt, đòi hỏi các giải pháp ứng phó kịp thời và hiệu quả. Việc tính toán mưa lũ thiết kế chính xác là yếu tố then chốt để đảm bảo an toàn cho các công trình và cộng đồng dân cư, đặc biệt ở những khu vực dễ bị tổn thương như Nam Trung Bộ.

1.1. Nghiên Cứu Toàn Cầu Về Xu Hướng Mưa Lớn và Mưa Cực Đoan

Các nghiên cứu toàn cầu, như công trình của Frich và nnk (2002), đã chỉ ra xu hướng tăng của mưa lớn và mưa cực đoan ở nhiều khu vực trên thế giới, bao gồm phía nam Châu Phi, đông nam Châu Úc, phía tây nước Nga, nhiều khu vực thuộc Châu Âu và phần phía đông của nước Mỹ. Tuy nhiên, cũng có những khu vực ghi nhận xu hướng giảm, như phía đông Châu Á và khu vực Siberia. Những nghiên cứu này cung cấp bức tranh tổng quan về sự biến đổi của mưa lớn trong thế kỷ 20.

1.2. Hạn Chế Của Nghiên Cứu Toàn Cầu và Sự Cần Thiết Của Nghiên Cứu Khu Vực

Mặc dù các nghiên cứu toàn cầu cung cấp thông tin tổng quát, nhưng việc sử dụng số liệu từ các nguồn khác nhau và áp dụng các phương pháp phân tích chưa thống nhất có thể dẫn đến sự thiếu đồng nhất ở một số khu vực. Hơn nữa, số lượng trạm quan trắc không đủ để phân tích chi tiết cho quy mô khu vực hoặc quốc gia. Do đó, các nghiên cứu trên quy mô nhỏ hơn là cần thiết để có được những phân tích chi tiết và phù hợp hơn với chế độ khí hậu và đặc điểm mưa lớn của từng vùng, như Nam Trung Bộ.

1.3. Tổng Quan Nghiên Cứu Mưa Lũ Tại Việt Nam Dưới Tác Động Biến Đổi Khí Hậu

Các nghiên cứu tại Việt Nam đã chỉ ra rằng biến đổi khí hậu đang làm gia tăng tần suất và cường độ của mưa lũ, gây ra những hậu quả nghiêm trọng về kinh tế và xã hội. Các tỉnh Nam Trung Bộ, với địa hình đặc trưng và vị trí địa lý dễ bị ảnh hưởng bởi bão và áp thấp nhiệt đới, là một trong những khu vực chịu tác động nặng nề nhất. Việc nghiên cứu tính toán mưa lũ thiết kế cho khu vực này cần được ưu tiên hàng đầu.

II. Thách Thức Trong Tính Toán Mưa Lũ Thiết Kế Do Biến Đổi Khí Hậu

Việc tính toán mưa lũ thiết kế trong bối cảnh biến đổi khí hậu đặt ra nhiều thách thức lớn. Các mô hình khí hậu toàn cầu thường có độ phân giải thấp, không đủ chi tiết để áp dụng trực tiếp cho các khu vực nhỏ như Nam Trung Bộ. Sự không chắc chắn trong các kịch bản biến đổi khí hậu cũng gây khó khăn cho việc dự báo chính xác mưa lũ trong tương lai. Ngoài ra, việc thiếu dữ liệu quan trắc dài hạn và tin cậy cũng là một trở ngại lớn cho công tác nghiên cứu và tính toán.

2.1. Độ Phân Giải Của Mô Hình Khí Hậu và Yêu Cầu Chi Tiết Hóa Dữ Liệu

Các mô hình khí hậu toàn cầu thường có độ phân giải không gian và thời gian hạn chế, không thể hiện được đầy đủ các đặc điểm địa hình và khí hậu địa phương. Do đó, cần phải áp dụng các phương pháp chi tiết hóa dữ liệu để chuyển đổi kết quả từ các mô hình toàn cầu sang quy mô khu vực, đáp ứng yêu cầu của công tác tính toán mưa lũ thiết kế.

2.2. Sự Không Chắc Chắn Trong Kịch Bản Biến Đổi Khí Hậu và Bài Toán Dự Báo Mưa Lũ

Các kịch bản biến đổi khí hậu khác nhau có thể dẫn đến những kết quả dự báo mưa lũ khác nhau. Việc lựa chọn kịch bản phù hợp và đánh giá mức độ tin cậy của kết quả dự báo là một thách thức lớn. Cần phải sử dụng nhiều kịch bản khác nhau và kết hợp với các phương pháp thống kê để giảm thiểu sự không chắc chắn.

2.3. Thiếu Dữ Liệu Quan Trắc và Ảnh Hưởng Đến Độ Tin Cậy Của Tính Toán

Dữ liệu quan trắc dài hạn và tin cậy là yếu tố then chốt để hiệu chỉnh và kiểm định các mô hình tính toán mưa lũ. Tuy nhiên, ở nhiều khu vực, đặc biệt là ở các nước đang phát triển, dữ liệu quan trắc còn hạn chế về số lượng và chất lượng. Điều này ảnh hưởng đến độ tin cậy của kết quả tính toán và đòi hỏi các giải pháp thay thế, như sử dụng dữ liệu từ các nguồn khác nhau và áp dụng các phương pháp nội suy.

III. Phương Pháp Tính Toán Mưa Lũ Thiết Kế Có Xét Biến Đổi Khí Hậu

Để vượt qua những thách thức trên, cần áp dụng các phương pháp tính toán mưa lũ thiết kế tiên tiến, có xét đến biến đổi khí hậu. Các phương pháp này bao gồm chi tiết hóa dữ liệu từ các mô hình khí hậu toàn cầu, sử dụng các mô hình thủy văn hiện đại, và kết hợp với các phương pháp thống kê để đánh giá rủi ro và xây dựng các kịch bản ứng phó. Việc áp dụng các phương pháp này đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các nhà khoa học, kỹ sư và nhà quản lý.

3.1. Chi Tiết Hóa Dữ Liệu Khí Hậu Phương Pháp và Ứng Dụng

Chi tiết hóa dữ liệu khí hậu là quá trình chuyển đổi kết quả từ các mô hình khí hậu toàn cầu sang quy mô khu vực hoặc địa phương. Có nhiều phương pháp chi tiết hóa khác nhau, bao gồm phương pháp thống kê, phương pháp động lực và phương pháp kết hợp. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào đặc điểm của khu vực nghiên cứu và dữ liệu sẵn có.

3.2. Sử Dụng Mô Hình Thủy Văn Hiện Đại Để Mô Phỏng Mưa Lũ

Các mô hình thủy văn hiện đại, như mô hình NAM, có khả năng mô phỏng quá trình hình thành mưa lũ một cách chi tiết và chính xác. Việc sử dụng các mô hình này cho phép đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến mưa lũ và xây dựng các kịch bản ứng phó.

3.3. Đánh Giá Rủi Ro và Xây Dựng Kịch Bản Ứng Phó Với Mưa Lũ

Đánh giá rủi ro mưa lũ là quá trình xác định mức độ nguy hiểm, khả năng xảy ra và hậu quả của mưa lũ. Kết quả đánh giá rủi ro là cơ sở để xây dựng các kịch bản ứng phó, bao gồm các biện pháp phòng ngừa, giảm thiểu và khắc phục hậu quả.

IV. Ứng Dụng Nghiên Cứu Tính Toán Mưa Lũ Thiết Kế Cho Nam Trung Bộ

Nghiên cứu này tập trung vào việc ứng dụng các phương pháp tính toán mưa lũ thiết kế tiên tiến cho khu vực Nam Trung Bộ, một trong những khu vực chịu tác động nặng nề nhất của biến đổi khí hậu ở Việt Nam. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc thiết kế các công trình phòng chống mưa lũ, quy hoạch đô thị và nông thôn, và xây dựng các chính sách ứng phó với biến đổi khí hậu.

4.1. Tính Toán Mưa Một Ngày Lớn Nhất Có Xét Đến Biến Đổi Khí Hậu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp chi tiết hóa lượng mưa từ các mô hình khí hậu toàn cầu để tính toán mưa một ngày lớn nhất cho khu vực Nam Trung Bộ. Kết quả tính toán cho thấy sự gia tăng đáng kể của lượng mưa trong tương lai, đặc biệt là ở các khu vực ven biển.

4.2. Tính Toán Lũ Thiết Kế Cho Các Lưu Vực Sông Ở Nam Trung Bộ

Nghiên cứu sử dụng các mô hình thủy văn hiện đại để tính toán lũ thiết kế cho các lưu vực sông ở Nam Trung Bộ. Kết quả tính toán cho thấy sự gia tăng của lưu lượng đỉnh lũ và thể tích lũ trong tương lai, đòi hỏi các biện pháp phòng chống lũ hiệu quả.

4.3. Xây Dựng Bản Đồ Phân Vùng Nguy Cơ Ngập Lụt Cho Nam Trung Bộ

Nghiên cứu xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ ngập lụt cho khu vực Nam Trung Bộ dựa trên kết quả tính toán mưa lũ thiết kế. Bản đồ này cung cấp thông tin quan trọng cho việc quy hoạch đô thị và nông thôn, và xây dựng các kế hoạch ứng phó với ngập lụt.

V. Kết Luận và Kiến Nghị Ứng Phó Biến Đổi Khí Hậu Tại Nam Trung Bộ

Nghiên cứu này đã cung cấp những bằng chứng khoa học về tác động của biến đổi khí hậu đến mưa lũ ở Nam Trung Bộ. Kết quả nghiên cứu là cơ sở để xây dựng các chính sách và giải pháp ứng phó hiệu quả, nhằm giảm thiểu rủi ro và thiệt hại do mưa lũ gây ra. Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các nhà khoa học, kỹ sư, nhà quản lý và cộng đồng dân cư để thực hiện các giải pháp này.

5.1. Tăng Cường Năng Lực Dự Báo Mưa Lũ và Cảnh Báo Sớm

Cần đầu tư vào việc nâng cấp hệ thống quan trắc khí tượng thủy văn, phát triển các mô hình dự báo mưa lũ tiên tiến, và xây dựng hệ thống cảnh báo sớm hiệu quả. Điều này giúp người dân và chính quyền địa phương có thể chủ động ứng phó với mưa lũ.

5.2. Xây Dựng và Nâng Cấp Cơ Sở Hạ Tầng Phòng Chống Mưa Lũ

Cần xây dựng và nâng cấp các công trình phòng chống mưa lũ, như đê điều, hồ chứa, hệ thống thoát nước, và các công trình bảo vệ bờ sông, bờ biển. Các công trình này cần được thiết kế dựa trên kết quả tính toán mưa lũ thiết kế có xét đến biến đổi khí hậu.

5.3. Nâng Cao Nhận Thức Cộng Đồng Về Biến Đổi Khí Hậu và Phòng Chống Thiên Tai

Cần tăng cường công tác tuyên truyền, giáo dục để nâng cao nhận thức cộng đồng về biến đổi khí hậu và các biện pháp phòng chống thiên tai. Người dân cần được trang bị kiến thức và kỹ năng để tự bảo vệ mình và gia đình khi có mưa lũ xảy ra.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ kỹ thuật chuyên ngành Thủy văn học (mã số: 62-44-02-24) với đề tài "Nghiên cứu tính toán mưa, lũ thiết kế có xét đến biến đổi khí hậu khu vực Nam Trung Bộ" do nghiên cứu sinh Lê Thị Hải Yến thực hiện tại Trường Đại học Thủy lợi, dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Ngô Lê Long và TS. Trần Thanh Tùng, bảo vệ năm 2018.

Tính cấp thiết của luận án bắt nguồn từ thực trạng biến đổi khí hậu toàn cầu và sự gia tăng các hiện tượng thời tiết cực đoan tại Việt Nam. Theo thống kê của Ủy ban Quốc gia về phòng chống thiên tai (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn năm 2017), trong 15 năm (khoảng 2002–2017), các loại thiên tai như bão, lũ, lũ quét, sạt lở đất, úng ngập, hạn hán, xâm nhập mặn đã làm chết và mất tích hơn 10.711 người, thiệt hại tài sản ước tính khoảng 1,5% GDP mỗi năm. Khu vực Nam Trung Bộ với cấu trúc địa hình dốc hẹp từ dãy Trường Sơn Nam ra biển Đông thường xuyên đối mặt với các đợt mưa lớn tập trung và lũ kép dồn dập (điển hình như cơn bão số 12 vào tháng 11/2017 gây ngập sâu 0,5–2,0 m; trận lũ lịch sử tháng 11/1999; đợt mưa lũ năm 2007 với lượng mưa đạt 600–800 mm).

Khoảng trống nghiên cứu được tác giả xác định là: các kịch bản biến đổi khí hậu do Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố trước đây (như năm 2012) cũng như nhiều công trình nghiên cứu trong nước chủ yếu lấy kết quả trung bình hóa từ các mô hình khí hậu toàn cầu trên lưới tính quy mô quốc gia hoặc vùng rộng lớn. Việc thiếu chi tiết hóa về quy mô địa phương và chưa xét đến sự khác biệt giữa các mô hình khí hậu đã tạo ra sai số lớn, gây khó khăn cho việc xác định giá trị mưa, lũ tương lai phục vụ tính toán thiết kế các công trình thủy lợi, giao thông trên các lưu vực vừa và nhỏ.

Mục tiêu nghiên cứu tổng quát của đề tài là xây dựng cơ sở khoa học và thực tiễn tính toán mưa, lũ khu vực Nam Trung Bộ khi xét đến biến đổi khí hậu phục vụ tính toán thiết kế đa ngành, đánh giá an toàn các công trình thủy lợi, giao thông. Hai mục tiêu cụ thể được đánh số theo văn bản gồm:

1. Nghiên cứu, tính toán mưa một ngày lớn nhất khu vực Nam Trung Bộ bằng phương pháp chi tiết hóa lượng mưa từ các mô hình khí hậu toàn cầu.
2. Xác định phương pháp tính lũ thiết kế có xét đến biến đổi khí hậu cho khu vực Nam Trung Bộ.

Đối tượng nghiên cứu của luận án là mưa và lũ thiết kế có xét đến biến đổi khí hậu. Phạm vi nghiên cứu về không gian bao gồm 8 tỉnh, thành phố thuộc dải bờ biển Nam Trung Bộ: thành phố Đà Nẵng, các tỉnh Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận và Bình Thuận. Phạm vi thời gian nghiên cứu gồm chuỗi số liệu quan trắc lịch sử tại 93 trạm khí tượng, trạm đo mưa và các trạm thủy văn (chuỗi quan trắc liên tục sau năm 1975, phổ biến từ 29 đến 36 năm), thời kỳ nền (1986–2005) và hai giai đoạn tương lai: 2040–2069 và 2070–2099.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã tổng quan hệ thống các nghiên cứu về mưa lớn, lũ lụt và tác động của biến đổi khí hậu trên thế giới và ở Việt Nam theo các nhóm nội dung:

Nghiên cứu xu thế mưa lớn và lũ lụt trên thế giới: Các công trình quy mô toàn cầu của Frich và nnk (2002), Alexander và nnk (2006) chỉ ra xu thế gia tăng của mưa lớn cực trị ở nhiều khu vực trên thế giới nhưng lại có xu thế giảm ở phía đông châu Á và Siberia. Re và Barros (2009), Penalba và Robledo (2009) khảo sát xu thế mưa gia tăng ở vùng đông nam Nam Mỹ và lưu vực La Plata; Aguilar và nnk (2009) ghi nhận xu thế giảm tại phía tây Trung Phi; Moberg và nnk (2006) nghiên cứu tần suất các sự kiện mưa lớn tại Nam Á, Trung Á, Đông Nam Á; Haylock và Nicholls (2000) đánh giá sự suy giảm lượng mưa tại tây nam châu Úc. Về mặt phương pháp tính toán thủy văn truyền thống, luận án điểm lại công trình kinh điển của Shaw (1964), Chow và Maidment (1988), Vijay (2002) về lý thuyết đường cong IDF, phân tích ngẫu nhiên, đường lũ đơn vị và mô hình mưa - dòng chảy.

Nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu đến mưa lũ và an toàn công trình: Các nghiên cứu của Schoenwiese và nnk (1994), Schoenwiese và Rapp (1997), Piervitali và nnk (1998) tại châu Âu và Địa Trung Hải; Feyen (2008) ứng dụng mô hình HIRHAM kết hợp mô hình LISFLOOD dự báo lũ 100 năm rút xuống chu kỳ 50 năm tại châu Âu; Hyun-Han Kwon và nnk (2011) dùng mô hình đa biến ngẫu nhiên và chuỗi Bayesian Markov đánh giá lũ thiết kế đập Soyang (Hàn Quốc); Den Besten (2012) áp dụng chuỗi mô hình kết hợp GCM và RCM; Veijalainen và Vehvilainen (2008) tại Phần Lan; Graham và nnk (2007) dùng 15 mô hình khí hậu tại Bắc Âu; Key và nnk (2006) dùng mô hình HadRM3 tại Anh; Lehner và nnk (2006) dự báo tần suất lũ tăng tại nam và đông nam châu Âu. Bên cạnh đó, các quy định kỹ thuật được luận án trích dẫn gồm tiêu chuẩn an toàn đập của Na Uy (yêu cầu cập nhật lũ thiết kế sau mỗi 15–20 năm với các mức thay đổi 0%, 20%, 40%), tiêu chuẩn tính toán lũ IS: 5477 và hướng dẫn sửa chữa đập tràn IS: 11223-1985 của Ấn Độ, cùng các hướng dẫn kỹ thuật của Úc, Trung Quốc, Malaysia và New Zealand.

Nghiên cứu về biến đổi khí hậu và tính toán mưa lũ tại Việt Nam: Các báo cáo nền tảng của Nguyễn Đức Ngữ, Nguyễn Trọng Hiệu, Nguyễn Ngọc Huấn, Trần Việt Liễn và nnk (1994, 1994–1998); Thông báo quốc gia lần thứ nhất (1998–2003) và lần thứ hai (2006–2007) gửi UNFCCC; các nghiên cứu thuộc Chương trình KC.08/06-10 (2010); Lê Mạnh Hùng và Lê Thị Kim Cúc (2012); Vũ Thanh Tâm và nnk (2013); Vũ Thị Thu Lan và Hoàng Thanh Sơn (2012); La Đức Dũng (2017); Ngô Lê An và nnk (2015); Ngô Lê Long và nnk (2015). Về tiêu chuẩn và phương pháp tính lũ thiết kế trong nước, tác giả điểm qua công trình của Lê Đình Thành (1997) về PMP và PMF; Phạm Ngọc Quý và nnk (2005) về phần mềm tính lũ theo QP.TL C-6-77; Doãn Thị Nội (2016) về ứng dụng GIS tính lũ giao thông vùng Đông Bắc; Sổ tay Kỹ thuật Thủy lợi (Tập 4) và Tiêu chuẩn TCVN 9845:2013 (kế thừa từ 22TCN220-95).

Từ việc tổng quan, tác giả chỉ rõ 4 hạn chế chính trong các nghiên cứu trước đây tại Việt Nam: (i) Mới dừng ở việc khảo sát biến động lượng mưa hay tần suất lũ trong quá khứ, chưa định lượng cụ thể tác động tương lai; (ii) Sử dụng kịch bản phát thải cũ (SRES như A1B, A2, B1, B2) với kết quả bị trung bình hóa không gian và thời gian; (iii) Sử dụng đơn lẻ một hoặc rất ít mô hình GCM nên chưa thể hiện được tính bất định của khí hậu; (iv) Phương pháp chi tiết hóa động lực đòi hỏi tài nguyên tính toán lớn và các kết quả công bố năm 2016 vẫn ở dạng trung bình hóa cấp tỉnh/huyện. Luận án lựa chọn giải quyết khoảng trống này bằng cách sử dụng đồng thời 11 mô hình GCM thuộc CMIP5, áp dụng phương pháp chi tiết hóa thống kê về 93 trạm quan trắc, kết hợp với các mô hình thủy văn để tính toán cụ thể dòng chảy lũ thiết kế cho từng cấp quy mô lưu vực tại Nam Trung Bộ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên cơ sở lý thuyết về các kịch bản nồng độ khí nhà kính đại diện (RCP) theo Báo cáo đánh giá lần thứ năm của IPCC (Moss và nnk, 2010; Wayne, 2013). Các kịch bản được phân tích gồm RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0 và RCP8.5, trong đó luận án tập trung tính toán chi tiết cho hai kịch bản chính: RCP4.5 (kịch bản phát thải trung bình thấp, nồng độ $CO_2$ tương đương 650 ppm, bức xạ tác động đạt 4,5 $W/m^2$ vào năm 2100) và RCP8.5 (kịch bản phát thải cao, nồng độ $CO_2$ tương đương 1370 ppm, bức xạ tác động đạt 8,5 $W/m^2$ vào năm 2100).

Kịch bản RCP	Bức xạ tác động năm 2100	Nồng độ $CO_2$ tđ năm 2100 (ppm)	Tăng nhiệt độ toàn cầu vào 2100 so với thời kỳ cơ sở 1986–2005 ($^\circ C$)	Đặc điểm đường phân bố cưỡng bức bức xạ tới năm 2100	Kịch bản SRES tương đương
RCP2.6	2,6 $W/m^2$	490	1,5	Đạt cực đại 3,0 $W/m^2$ rồi giảm	Không có tương đương
RCP4.5	4,5 $W/m^2$	650	2,4	Tăng dần rồi ổn định	B1
RCP6.0	6,0 $W/m^2$	850	3,0	Tăng dần rồi ổn định	B2
RCP8.5	8,5 $W/m^2$	1370	4,9	Tăng liên tục	A1FI

Luận án khai thác dữ liệu từ 11 mô hình hoàn lưu chung khí quyển toàn cầu (GCM) thuộc dự án CMIP5, bao gồm các mô hình: Access1-3, CanESM2, CMCC-CMS, CNRM-CM5, HadGEM2-ES, NorESM1-M,...

Phương pháp nghiên cứu thực tế bao gồm sự kết hợp giữa phân tích thống kê, chi tiết hóa khí hậu và mô hình toán thủy văn:

• Phương pháp thống kê chi tiết hóa và hiệu chỉnh sai số: Do lưới tính của các GCM thô, tác giả sử dụng phương pháp hiệu chỉnh sai số phân bố xác suất (Quantile Mapping theo Gudmundsson và nnk) để đưa dữ liệu lượng mưa ngày từ các ô lưới GCM về 93 trạm quan trắc thực đo. Phương pháp nội suy nghịch đảo khoảng cách (IDW) trong môi trường hệ thống thông tin địa lý (GIS) được dùng để lập bản đồ biến động mưa.
• Phương pháp tính toán lũ thiết kế: Phân chia theo diện tích và đặc tính lưu vực:
  • Đối với lưu vực vừa và nhỏ: Sử dụng phương pháp Xokolopsky và phương pháp cường độ giới hạn.
  • Đối với lưu vực lớn: Ứng dụng mô hình thủy văn bán phân bố NAM (Nielsen và Hansen, 1973) kết hợp mô hình truyền lũ lòng dẫn Muskingum theo nguyên lý cân bằng lượng trữ đoạn sông để mô phỏng dòng chảy ngày; thiết lập tương quan hồi quy giữa lưu lượng đỉnh lũ tức thời $Q_{max}$ và lưu lượng ngày lớn nhất $Q_{\text{ngày max}}$.

Nguồn tư liệu, dữ liệu sử dụng trong luận án:

• Dữ liệu lượng mưa ngày thực đo tại 93 trạm khí tượng và trạm đo mưa trải đều trên 8 tỉnh Nam Trung Bộ với độ dài chuỗi từ 29 đến 36 năm.
• Dữ liệu mô phỏng lượng mưa ngày thời kỳ quá khứ và tương lai (2006–2100) của 11 mô hình GCM theo hai kịch bản RCP4.5 và RCP8.5.
• Dữ liệu dòng chảy thực đo tại các trạm thủy văn chính: trạm Nông Sơn, Thành Mỹ (hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn); trạm Bình Tường (sông Kôn); trạm Củng Sơn, An Khê (sông Ba).
• Bản đồ địa hình, ranh giới lưu vực sông, mạng lưới thủy văn số hóa trong GIS.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1 Tổng quan nghiên cứu mưa, lũ có xét đến biến đổi khí hậu

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở thực tiễn và đặc điểm tự nhiên của vùng nghiên cứu Nam Trung Bộ. Địa hình khu vực hẹp ngang theo hướng Đông – Tây (trung bình 40–50 km), dốc mạnh từ dãy Trường Sơn Nam (đỉnh cao trên 1000–2500 m như Ngọc Linh 2598 m, A Tuất 2500 m, Lum Heo 2045 m) xuống dải đồng bằng hẹp ven biển. Về địa chất, khu vực phía bắc gồm đá phiến thạch anh, amphibolit, gơ-nai, đá mácma phức hệ Quế Sơn và trầm tích đệ tứ; phía nam thuộc các đới địa chất Kon Tum, Đới Đà Lạt và hệ thống đứt gãy kiến tạo Đông Bắc – Tây Nam.

Chế độ nhiệt tăng dần từ bắc vào nam: nhiệt độ bình quân năm ở vùng núi đạt 24,0–25,5 $^\circ C$, vùng đồng bằng ven biển đạt 25,5–26,0 $^\circ C$. Độ ẩm không khí mùa mưa đạt 85–95%, mùa khô dưới 80% (vùng Ninh Thuận, Bình Thuận có ngày xuống 15–20%). Lượng bốc hơi nhiều năm phân hóa rõ rệt:

Trạm	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Năm
Đà Nẵng	69,1	65,3	79,0	85,1	104,3	114,0	124,3	112,5	84,3	71,6	65,4	62,0	1036,7
Trà My	41,4	49,1	69,5	80,5	75,9	71,0	71,3	70,2	50,6	38,6	28,2	27,3	674,3

Mùa mưa kéo dài từ tháng IX đến tháng XII, lượng mưa mùa này chiếm 65–80% tổng lượng cả năm. Riêng hai tháng X và XI chiếm tới 40–50% lượng mưa năm. Lượng mưa năm phổ biến 2000 mm từ Quảng Nam đến Phú Yên, đạt cực đại trên 3000–4000 mm tại các tâm mưa vùng núi như Trà My, Tiên Phước, Khâm Đức; từ Phú Yên vào Bình Thuận chỉ đạt 800–1500 mm/năm. Hoạt động bão và xoáy thuận nhiệt đới (XTNĐ) tập trung mạnh nhất từ tháng IX đến tháng XI:

Khu vực	Tháng III	Tháng IV	Tháng V	Tháng VI	Tháng VII	Tháng VIII	Tháng IX	Tháng X	Tháng XI	Tháng XII	Cả năm
Đà Nẵng - Bình Định (SC)	-	-	1	2	5	2	13	18	9	3	53
Phú Yên trở vào (SC)	-	-	-	2	1	2	17	32	9	-	63
Toàn quốc (SC)	2	1	4	28	33	45	64	70	42	12	297

Mùa lũ xảy ra từ tháng IX đến tháng XII, mỗi năm xuất hiện 3–5 đợt lũ với đặc điểm lũ kép, lên nhanh xuống nhanh ở thượng lưu (cường độ lên 30–70 cm/h, lớn nhất 100–400 cm/h), rút chậm ở hạ lưu khi gặp triều cường:

STT	Trạm	Sông	Tháng V	Tháng VI	Tháng VIII	Tháng IX	Tháng X	Tháng XI	Tháng XII	Tổng (%)
1	Nông Sơn	Thu Bồn	2,9	0	8,8	44,1	35,3	8,8	0	100
2	Giao Thủy	Thu Bồn	2,9	0	8,8	50,0	32,4	5,9	0	100
3	Thành Mỹ	Vu Gia	2,9	0	11,8	50,0	32,4	2,9	0	100
4	Bình Tường	Kôn	0	0	2,9	29,4	55,9	11,8	0	100
5	Vân Canh	Hà Thanh	0	0	4,5	36,4	50,0	9,1	0	100
6	Củng Sơn	Sông Ba	0	0	0	23,1	69,2	7,7	0	100

Phân tích xu thế biến đổi lượng mưa một ngày lớn nhất qua chuỗi năm quan trắc thực tế cho thấy sự phân hóa rõ giữa các vùng:

Trạm đo mưa	Số năm quan trắc	Phương trình hồi quy	Mức tăng (+) / giảm (-) (mm/năm)
Ái Nghĩa	29	y = 0,83x + 225,76	+0,83
Câu Lâu	29	y = 1,27x + 189,98	+1,27
Đà Nẵng	29	y = -0,87x + 244,65	-0,87
Giao Thủy	29	y = 1,75x + 209,17	+1,75
Hiên	29	y = 1,10x + 185,06	+1,10
Hội An	29	y = 0,93x + 217,26	+0,93
Thành Mỹ	29	y = 1,27x + 200,08	+1,27
Tam Kỳ	29	y = 2,65x + 212,24	+2,65
Trà My	29	y = 1,76x + 277,66	+1,76
Nông Sơn	29	y = 1,46x + 226,23	+1,46
Phước Sơn	29	y = -0,18x + 269,17	-0,18
Bình Tường	36	y = -0,42x + 182,15	-0,42
Hoài Nhơn	36	y = 0,15x + 195,40	+0,15
Quy Nhơn	36	y = -0,91x + 178,20	-0,91
Vĩnh Kim	36	y = -1,08x + 165,30	-1,08
Vân Canh	36	y = -1,78x + 190,50	-1,78
Hoài Ân	36	y = -2,78x + 210,12	-2,78
Phù Mỹ	36	y = -2,12x + 185,40	-2,12
Kon Tum	35	y = 0,75x + 115,20	+0,75
An Khê	29	y = -0,45x + 120,40	-0,45
Pleiku	29	y = 0,18x + 130,25	+0,18
Ayun Pa	29	y = -1,53x + 118,60	-1,53
Mang Yang	29	y = -1,18x + 125,40	-1,18
Chư Sê	29	y = 0,23x + 132,10	+0,23

Chương 2 Cơ sở khoa học tính mưa, lũ thiết kế có xét đến biến đổi khí hậu

Chương 2 trình bày chi tiết về cấu trúc các mô hình GCM thuộc CMIP5, phân tích cấu trúc ô lưới và lựa chọn 11 mô hình GCM (như Access1-3, CanESM2, CMCC-CMS, CNRM-CM5). Tác giả thiết lập thuật toán chi tiết hóa thống kê dựa trên phương pháp chuyển đổi hàm phân phối xác suất (Quantile Mapping theo Gudmundsson và nnk), giải quyết triệt để độ lệch hệ thống giữa số liệu mô hình khí hậu và số liệu thực đo tại 93 trạm.

Về phương pháp thủy văn, chương này xác lập:

• Phương pháp tính lũ cho lưu vực vừa và nhỏ: áp dụng công thức giải tích Xokolopsky và phương pháp cường độ giới hạn nhằm tính toán đỉnh lũ thiết kế $Q_{p%}$ khi có sự thay đổi của lượng mưa thiết kế.
• Phương pháp tính lũ cho lưu vực lớn: xây dựng mô hình mưa – dòng chảy bán phân bố NAM (Nielsen và Hansen, 1973) kết hợp thuật toán diễn toán lũ Muskingum truyền qua các đoạn sông. Mô hình phân chia lưu vực thành các tiểu lưu vực, hiệu chỉnh bộ thông số độ ẩm đất, tầng trữ mặt, tầng ngầm và dòng chảy tràn. Thiết lập đường tương quan giữa lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất tức thời ($Q_{max}$) và lưu lượng ngày lớn nhất ($Q_{\text{ngày max}}$) tại các trạm kiểm soát Nông Sơn, Thành Mỹ, Củng Sơn, An Khê, Bình Tường.
• Xác lập tiêu chí phân loại vùng nguy cơ biến động dòng chảy lũ làm cơ sở cho phân vùng tính toán.

Chương 3 Tính toán mưa, lũ thiết kế có xét đến biến đổi khí hậu khu vực nghiên cứu

Chương 3 tổng hợp toàn bộ các kết quả tính toán chi tiết:

• Hiệu chỉnh sai số mưa: Đánh giá giá trị trung bình và độ lệch chuẩn sai số giữa lượng mưa tính toán 1 ngày lớn nhất của 11 mô hình GCM so với thực đo tại 93 trạm, khẳng định hiệu quả của phương pháp Quantile Mapping trong việc loại bỏ sai số hệ thống.
• Phân tích biến động lượng mưa một ngày lớn nhất: Tính toán chi tiết cho các lưu vực Nông Sơn, Thành Mỹ, Vu Gia – Thu Bồn, sông Ba theo hai kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 cho hai giai đoạn 2040–2069 và 2070–2099 so với thời kỳ nền. Kết quả cho thấy xu thế mưa 1 ngày lớn nhất tăng phổ biến trên đa số các lưu vực, mức tăng có sự chênh lệch rõ giữa các kịch bản phát thải cao và trung bình thấp. Xây dựng bộ bản đồ biến động (%) lượng mưa 1 ngày lớn nhất toàn vùng Nam Trung Bộ.
• Mô phỏng thủy văn dòng chảy lũ: Mô hình NAM được hiệu chỉnh và kiểm định thành công trên chuỗi số liệu thực đo trung bình tháng và mùa lũ tại các trạm Nông Sơn, Thành Mỹ (lưu vực Vu Gia – Thu Bồn), Bình Tường (sông Kôn) và Củng Sơn (sông Ba).
• Tính toán đỉnh lũ thiết kế $Q_{max}$: Áp dụng công thức Xokolopsky và cường độ giới hạn cho các lưu vực vừa và nhỏ; áp dụng mô hình NAM và quan hệ $Q_{max} - Q_{\text{ngày max}}$ cho các lưu vực lớn. Tổng hợp mức biến động dòng chảy lũ thiết kế qua hai giai đoạn 2040–2069 (Bảng 3.5) và 2070–2099 (Bảng 3.6).
• Thành lập bản đồ phân vùng: Xây dựng bản đồ phân vùng biến động dòng chảy lũ thiết kế khu vực Nam Trung Bộ giai đoạn 2040–2069 (Hình 3.19) và giai đoạn 2070–2099 (Hình 3.20); đề xuất quy trình ứng dụng bản đồ phân vùng vào công tác tính toán lũ thiết kế cho công trình xây dựng mới và kiểm tra an toàn công trình hiện hữu.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án đã đạt được các kết quả và đóng góp mới về mặt khoa học cũng như thực tiễn:

1. Về mặt khoa học và phương pháp luận:

   • Xây dựng thành công quy trình chi tiết hóa thống kê lượng mưa ngày từ tổ hợp 11 mô hình khí hậu toàn cầu (GCM) thuộc CMIP5 về 93 trạm đo mưa thực tế cho vùng Nam Trung Bộ bằng phương pháp hiệu chỉnh sai số phân bố xác suất (Quantile Mapping). Quy trình này khắc phục được nhược điểm của việc chỉ dùng đơn lẻ một mô hình khí hậu hoặc sử dụng các kết quả trung bình hóa trên lưới thô.
   • Xác lập phương pháp tính toán lũ thiết kế tích hợp tác động của biến đổi khí hậu theo quy mô lưu vực: kết hợp phương pháp kinh nghiệm (Xokolopsky, cường độ giới hạn) cho lưu vực vừa và nhỏ với mô hình bán phân bố (NAM kết hợp diễn toán dòng chảy đoạn sông và quan hệ tương quan $Q_{max} - Q_{\text{ngày max}}$) cho lưu vực lớn.

2. Về mặt thực tiễn:

   • Định lượng được mức độ biến động của lượng mưa một ngày lớn nhất và lưu lượng đỉnh lũ thiết kế $Q_{max}$ tương ứng với các kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 cho hai giai đoạn tương lai 2040–2069 và 2070–2099 so với thời kỳ nền.
   • Xây dựng hệ thống bản đồ số hóa về phân vùng biến động lượng mưa một ngày lớn nhất và bản đồ phân vùng biến động dòng chảy lũ thiết kế khu vực Nam Trung Bộ.
   • Cung cấp tiêu chí phân loại vùng nguy cơ biến động dòng chảy lũ, phục vụ trực tiếp cho việc rà soát quy chuẩn an toàn đập, hồ chứa thủy lợi, thủy điện và xác định khẩu độ thoát nước công trình cầu cống giao thông.

Kiến nghị của tác giả:

• Cần áp dụng bộ bản đồ phân vùng biến động dòng chảy lũ thiết kế vào công tác rà soát, đánh giá lại năng lực xả lũ của các hồ chứa hiện hữu tại Nam Trung Bộ;
• Xem xét điều chỉnh tiêu chuẩn thiết kế các công trình thủy lợi, giao thông xây mới trong khu vực có xét đến hệ số gia tăng dòng chảy lũ do biến đổi khí hậu theo các kịch bản phát thải tương ứng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án:

• Nghiên cứu tập trung vào lượng mưa 1 ngày lớn nhất để tính toán lũ thiết kế; chưa nghiên cứu chi tiết hóa các đợt mưa có thời đoạn ngắn hơn (mưa 1 giờ, 3 giờ, 6 giờ), vốn là yếu tố kích hoạt lũ quét và lũ cục bộ trên các sườn dốc nhỏ.
• Phương pháp chi tiết hóa thống kê dựa trên giả thiết mối quan hệ thống kê giữa hoàn lưu khí quyển quy mô lớn và lượng mưa cục bộ trong quá khứ không đổi trong tương lai.
• Tính toán dòng chảy lũ mới dừng ở điều kiện tự nhiên và bán tự nhiên, chưa xét đến kịch bản thay đổi thảm phủ rừng, mức độ đô thị hóa nhanh và sự vận hành điều tiết phức tạp của hệ thống các hồ chứa bậc thang lớn cắt lũ trong lưu vực.

Hướng nghiên cứu tiếp:

• Ứng dụng các công cụ chi tiết hóa động lực phân giải cao kết hợp thống kê để trích xuất dữ liệu mưa thời đoạn ngắn phục vụ bài toán lũ quét vùng núi.
• Mở rộng nghiên cứu bài toán ngập lụt vùng hạ lưu đồng bằng bằng mô hình thủy lực hai chiều (2D), tích hợp tác động đồng thời của lũ thượng nguồn, nước biển dâng và triều cường.
• Nghiên cứu bài toán dòng chảy lũ trong điều kiện vận hành liên hồ chứa theo quy trình vận hành liên hồ đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị chuyên môn cao đối với:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên ngành Thủy văn học, Kỹ thuật tài nguyên nước, Biến đổi khí hậu, Kỹ thuật xây dựng công trình thủy và Công trình giao thông.
• Các kỹ sư tư vấn thiết kế: Tham khảo trực tiếp phương pháp tính lũ thiết kế lưu vực vừa và nhỏ (công thức Xokolopsky, cường độ giới hạn) và thông số mô hình NAM, phương trình tương quan $Q_{max} - Q_{\text{ngày max}}$ tại Chương 2 và Chương 3 để tính toán khẩu độ cầu cống, tràn xả lũ hồ chứa.
• Các nhà quản lý, cơ quan hoạch định chính sách: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Sở Giao thông Vận tải, Ban Chỉ huy Phòng chống thiên tai và Tìm kiếm cứu nạn của 8 tỉnh, thành phố Nam Trung Bộ trong việc sử dụng bản đồ phân vùng nguy cơ biến động dòng chảy lũ để quy hoạch phân lũ, cảnh báo rủi ro thiên tai và nâng cấp đê đập.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án sử dụng bao nhiêu mô hình khí hậu toàn cầu và tính toán theo những kịch bản phát thải nào?
Luận án sử dụng dữ liệu từ 11 mô hình khí hậu toàn cầu (GCM) thuộc dự án CMIP5 (như Access1-3, CanESM2, CMCC-CMS, CNRM-CM5, HadGEM2-ES, NorESM1-M) và tiến hành tính toán chi tiết cho hai kịch bản nồng độ khí nhà kính đại diện là RCP4.5 (phát thải trung bình thấp) và RCP8.5 (phát thải cao) trên hai giai đoạn: 2040–2069 và 2070–2099 so với thời kỳ nền.

2. Phương pháp nào được sử dụng để chi tiết hóa lượng mưa từ mô hình khí hậu toàn cầu về các trạm đo?
Luận án sử dụng phương pháp thống kê chi tiết hóa kết hợp kỹ thuật hiệu chỉnh sai số phân bố xác suất (Quantile Mapping theo Gudmundsson và nnk) để chuyển đổi dữ liệu lượng mưa ngày từ ô lưới thô của 11 mô hình GCM về 93 trạm quan trắc thực tế, sau đó dùng phương pháp nội suy không gian IDW trên môi trường GIS để xây dựng bản đồ phân bố.

3. Phương pháp tính toán lũ thiết kế được phân chia như thế nào giữa các loại lưu vực?
Đối với lưu vực có diện tích vừa và nhỏ, luận án áp dụng phương pháp Xokolopsky và phương pháp cường độ giới hạn. Đối với lưu vực có diện tích lớn (như sông Vu Gia – Thu Bồn, sông Kôn, sông Ba), luận án sử dụng mô hình thủy văn bán phân bố NAM kết hợp mô hình truyền lũ lòng dẫn Muskingum và thiết lập phương trình hồi quy tương quan giữa đỉnh lũ tức thời $Q_{max}$ với dòng chảy ngày lớn nhất $Q_{\text{ngày max}}$.

4. Xu thế biến đổi lượng mưa một ngày lớn nhất trong chuỗi quan trắc lịch sử tại Nam Trung Bộ diễn ra như thế nào?
Theo phương trình hồi quy của chuỗi số liệu quan trắc tại 25 trạm, phần lớn các trạm trên lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn có xu thế tăng (Tam Kỳ tăng mạnh nhất với +2,65 mm/năm; Trà My +1,76 mm/năm; Giao Thủy +1,75 mm/năm; Nông Sơn +1,46 mm/năm). Ngược lại, tại lưu vực sông Kôn – Hà Thanh và lưu vực sông Ba có sự phân hóa: một số trạm giảm mạnh (Hoài Ân giảm -2,78 mm/năm; Phù Mỹ -2,12 mm/năm; Vân Canh -1,78 mm/năm; Ayun Pa -1,53 mm/năm; Vĩnh Kim -1,08 mm/năm).

5. Sản phẩm trực quan ứng dụng cốt lõi của luận án là gì?
Sản phẩm cốt lõi là hệ thống bản đồ số hóa gồm: bản đồ biến động lượng mưa một ngày lớn nhất (%) và bản đồ phân vùng biến động dòng chảy lũ thiết kế khu vực Nam Trung Bộ tương ứng với hai mốc thời gian (giai đoạn 2040–2069 và giai đoạn 2070–2099) theo các kịch bản RCP4.5 và RCP8.5, đi kèm bộ tiêu chí phân loại vùng nguy cơ biến động dòng chảy lũ.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Lê Thị Hải Yến đã giải quyết bài toán tính toán mưa và lũ thiết kế có xét đến biến đổi khí hậu cho khu vực Nam Trung Bộ bằng việc tích hợp tổ hợp 11 mô hình GCM với phương pháp chi tiết hóa thống kê Quantile Mapping cho 93 trạm đo mưa. Đề tài đã phân hóa phương pháp tính lũ phù hợp cho từng cấp quy mô lưu vực, từ phương pháp giải tích cho lưu vực vừa và nhỏ đến mô hình thủy văn bán phân bố NAM cho lưu vực lớn. Kết quả nghiên cứu đã định lượng được mức độ biến động của mưa một ngày lớn nhất và đỉnh lũ thiết kế, đồng thời thành lập bản đồ phân vùng biến động lũ theo các kịch bản RCP4.5 và RCP8.5. Đây là cơ sở khoa học và thực tiễn phục vụ việc kiểm tra an toàn công trình thủy lợi, giao thông và quy hoạch phòng chống thiên tai tại các tỉnh Nam Trung Bộ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan về các nghiên cứu mƣa, lũ thiết kế có xét đến biến đổi khí hậu. Chƣơng này luận án trình bày các nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu đến mƣa, lũ trên Thế giới và Việt Nam. Phân tích những hạn chế trong các nghiên cứu về mƣa và lũ có xét đến biến đổi khí hậu ở Việt Nam và đã định hƣớng nghiên cứu tính toán mƣa, lũ thiết kế cho khu vực Nam Trung Bộ. Chương 2: Cơ sở khoa học và thực tiễn tính mƣa, lũ thiết kế có xét đến biến đổi khí hậu.

Chƣơng này trình bày cơ sở lý thuyết của các mô hình khí hậu toàn cầu, phân tích đánh giá và lựa chọn mô hình ứng dụng trong luận án. Thiết lập đƣợc những cơ sở khoa học để phân tích hiệu chỉnh sai số. Xây dựng mô hình thông số bán phân bố, mô phỏng dòng chảy cho các lƣu vực có diện tích lớn thuộc khu vực nghiên cứu 4 Chương 3: Tính toán mƣa, lũ thiết kế có xét đến biến đổi của biến đổi khí hậu khu vực Nam Trung Bộ. Chƣơng này trình bày các kết quả tính toán mƣa 1 ngày lớn nhất và phƣơng pháp tính lũ thiết kế cho các lƣu vực vừa, nhỏ cũng nhƣ lƣu vực lớn trong khu vực nghiên cứu 5 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU MƢA, LŨ CÓ XÉT ĐẾN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 1.1 Tổng quan các nghiên cứu về mƣa, lũ trong nƣớc và thế giới Mƣa, lũ là những hiện tƣợng tự nhiên gây ra những tác động to lớn đến con ngƣời, xã hội và môi trƣờng, đã có nhiều nghiên cứu về mƣa, lũ đƣợc thực hiện với các mục đích khác nhau.

Mỗi nghiên cứu đều có những đóng góp nhất định chọ sự phát triển bền vững của xã hội. Một số nghiên cứu điển hình có thể kể đến là: Những nghiên cứu dựa trên bộ số liệu quan trắc đƣợc thực hiện trên quy mô toàn cầu nhƣ công trình của Frich và nnk, 2002 [2]. Kết quả nghiên cứu của Alexander và nnk, 2006 [3] với các chỉ số đƣợc phân tích cho thấy xu thế tăng của mƣa lớn, mƣa cực trị chiếm ƣu thế. Xu thế này cũng đƣợc tìm thấy ở các khu vực nhƣ phía nam Châu Phi, đông nam Châu Úc, phía tây nƣớc Nga, nhiều khu vực thuộc Châu Âu và phần phía đông của nƣớc Mỹ.

Nghiên cứu của Frich và nnk, 2002 [2] còn cho thấy xu thế giảm của mƣa lớn, mƣa cực trị ở phía đông Châu Á và khu vực Siberia. Những nghiên cứu trên hình thành bức tranh toàn cầu về sự biến đổi của mƣa lớn trong thế kỷ 20. Các nghiên cứu trên quy mô toàn cầu cung cấp những thông tin tổng quát về mƣa lớn và xu thế biến đổi của hiện tƣợng này trên hầu hết các khu vực trên thế giới. Những thông tin này là cơ sở để các nghiên cứu ở các quy mô nhỏ hơn có thể đánh giá sự phù hợp và khác biệt so với xu thế chung của thế giới.

Tuy nhiên, do việc sử dụng số liệu từ các nguồn khác nhau cùng với việc áp dụng các phƣơng pháp nghiên cứu, phân tích chƣa thống nhất nên giữa các kết quả nghiên cứu trên quy mô toàn cầu ở một số khu vực còn chƣa thực sự đồng nhất. Ngoài ra, do số lƣợng trạm không nhiều để cung cấp đầy đủ thông tin gây khó khăn trong việc phân tích chi tiết cho quy mô khu vực hoặc quốc gia. Việc tập hợp đƣợc bộ số liệu toàn cầu và kiểm soát chất lƣợng của toàn bộ số liệu là không dễ dàng. Mỗi khu vực có một chế độ khí hậu tƣơng đối khác nhau nên chỉ số mƣa lớn, mƣa cực trị cho các khu vực này cũng cần đƣợc thay đổi cho phù hợp.