Luận án – Nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám trong mô phỏng dòng chảy mặt phục vụ quy hoạch thủy lợi và phòng chống thiên tai – áp dụng cho lưu vực sông Cả

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG DỮ LIỆU VIỄN THÁM TRONG MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY MẶT PHỤC VỤ QUY HOẠCH THỦY LỢI VÀ PHÒNG CHỐNG THIÊN TAI – ÁP DỤNG CHO LƯU VỰC SÔNG CẢ

Ngành:

Kỹ thuật tài nguyên nước

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tiến sĩ này tập trung vào việc nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám trong mô phỏng dòng chảy mặt, phục vụ quy hoạch thủy lợi và phòng chống thiên tai tại lưu vực sông Cả. Đề tài xuất phát từ thực trạng lưu vực sông Cả thường xuyên chịu ảnh hưởng nặng nề của thiên tai lũ lụt, hạn hán, và đặc biệt là sự thiếu hụt dữ liệu thực đo tại vùng thượng nguồn (34,8% diện tích nằm ở Lào), gây khó khăn cho công tác quy hoạch và ứng phó thiên tai.

Mục tiêu nghiên cứu bao gồm việc khai thác, phân tích và lựa chọn dữ liệu mưa vệ tinh phù hợp (CHIRPS, GSMAP) để bổ sung trạm mưa giả định và số liệu mưa tháng, nhằm nâng cao độ tin cậy trong tính toán dòng chảy. Luận án cũng hướng tới mô phỏng dòng chảy mặt cho lưu vực sông Cả bằng dữ liệu viễn thám (mưa vệ tinh và DEM), đặc biệt là dòng chảy xuyên biên giới.

Luận án áp dụng cách tiếp cận hệ thống, kết hợp nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết, sử dụng các phương pháp kế thừa, điều tra, phân tích thống kê, mô hình toán và hội thảo chuyên gia. Các công cụ nghiên cứu chính là mô hình MIKE NAM, IFAS và phần mềm QGIS.

Các đóng góp mới của luận án bao gồm việc xác định dữ liệu viễn thám phù hợp (CHIRPS, GSMAP, GPM, CMORPH, ALOS, ASTER, SRTM DEM) để bổ sung dữ liệu đầu vào cho mô hình, từ đó nâng cao độ tin cậy. Nghiên cứu cũng làm rõ phương pháp tích hợp dữ liệu viễn thám làm đầu vào cho mô hình thủy văn MIKE NAM và IFAS, giúp tăng độ chính xác trong mô phỏng dòng chảy, đặc biệt đối với các nhánh sông xuyên biên giới Nậm Mô và Nậm Nơn.

Kết quả cho thấy việc sử dụng dữ liệu mưa vệ tinh CHIRPS đã cải thiện đáng kể độ chính xác mô phỏng dòng chảy của mô hình NAM trên sông Nậm Mộ. Mô hình IFAS kết hợp dữ liệu GSMAP và DEM ALOS đã mô phỏng thành công các trận lũ trên lưu vực Nậm Nơn. Luận án khẳng định tính khả thi và hiệu quả của việc ứng dụng dữ liệu viễn thám để bổ sung số liệu đầu vào, góp phần quan trọng vào quy hoạch thủy lợi, phòng chống thiên tai và quản lý nguồn nước xuyên biên giới, đặc biệt ở các khu vực thiếu dữ liệu đo đạc.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Tính cấp thiết của đề tài luận án
  • 2. Mục tiêu nghiên cứu
  • 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
  • 4. Hướng tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
  • 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu
  • 6. Đóng góp mới của luận án
  • 7. Bố cục của luận án

• CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG DỮ LIỆU VIỄN THÁM TRONG QUY HOẠCH THỦY LỢI VÀ PHÒNG CHỐNG THIÊN TAI

  • 1.1 Tổng quan về công nghệ viễn thám
  • 1.2 Tổng quan các công trình khoa học trên thế giới đã nghiên cứu về những vấn đề có liên quan đến đề tài luận án
    • 1.2.1 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám trong quy hoạch, quản lý tài nguyên nước và phòng chống thiên tai trên thế giới
    • 1.2.2 Nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám và mô hình toán trong mô phỏng dòng chảy
    • 1.2.3 Đánh giá chung về các kết quả nghiên cứu trên thế giới
  • 1.3 Tổng quan về các công trình khoa học ở trong nước đã nghiên cứu về những vấn đề có liên quan đến đề tài luận án
    • 1.3.1 Nghiên cứu về quản lý tài nguyên nước, quy hoạch thủy lợi và phòng chống thiên tai
    • 1.3.2 Nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám và mô hình toán trong mô phỏng dòng chảy
    • 1.3.3 Đánh giá các nghiên cứu trong nước
  • 1.4 Kết luận chương 1

• CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU

  • 2.1 Luận giải các phương pháp và công cụ nghiên cứu
    • 2.1.1 Cách tiếp cận khoa học
    • 2.1.2 Phương pháp nghiên cứu khoa học
    • 2.1.3 Công cụ nghiên cứu
  • 2.2 Địa điểm nghiên cứu
  • 2.3 Quy trình nghiên cứu
  • 2.4 Nghiên cứu lựa chọn mô hình toán trong mô phỏng dòng chảy lưu vực sông Cả
    • 2.4.1 Các mô hình toán đang được áp dụng trong tính toán thủy văn, thủy lực
    • 2.4.2 Phân tích, lựa chọn bộ mô hình toán áp dụng cho tính toán mưa, bốc hơi và diễn toán chế độ dòng chảy trên lưu vực.
  • 2.5 Nghiên cứu công cụ phân tích, xử lý dữ liệu viễn thám
  • 2.6 Nghiên cứu lựa chọn dữ liệu viễn thám
    • 2.6.1 Nghiên cứu lựa chọn dữ liệu mưa vệ tinh độ phân giải cao
    • 2.6.2 Nghiên cứu phân tích, lựa chọn dữ liệu địa hình từ nguồn dữ liệu mô hình số hóa độ cao (DEM)
    • 2.6.3 Kết luận về phân tích, lựa chọn dữ liệu viễn thám cho lưu vực sông Cả
  • 2.7 Kết luận chương 2

• CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG DỮ LIỆU VIỄN THÁM TRONG TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY LƯU VỰC SÔNG CẢ

  • 3.1 Nghiên cứu kết hợp mưa vệ tinh và mưa thực đo trong tính toán mưa – dòng chảy từ mô hình NAM
    • 3.1.1 Sự cần thiết phải kết hợp mưa vệ tinh với mưa thực đo
    • 3.1.2 Thiết lập mô hình NAM với trạm mưa thực đo hiện có
    • 3.1.3 Bố trí các trạm mưa giả định
    • 3.1.4 Kết quả nghiên cứu mô hình NAM
  • 3.2 Nghiên cứu kết hợp dữ liệu viễn thám và mô hình toán IFAS trong mô phỏng dòng chảy lũ lưu vực sông Cả
    • 3.2.1 Phạm vi nghiên cứu
    • 3.2.2 Thiết lập mô hình IFAS
    • 3.2.3 Mô phỏng, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình IFAS
    • 3.2.4 Kết luận về kết quả nghiên cứu mô hình IFAS
  • 3.3 Kết luận chương 3

• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

  • 1. Kết luận
  • 2. Kiến nghị