Nghiên cứu xây dựng phương án dự báo hạn vừa cho lưu vực sông Sê San có sử dụng sản phẩm mưa dự báo của IFS (Luận văn thạc sĩ)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.13 MB, 100 trang )
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN DỰ BÁO
DÒNG CHẢY HẠN VỪA CHO LƯU VỰC SÔNG SÊ SAN
CÓ SỬ DỤNG SẢN PHẨM MƯA DỰ BÁO CỦA IFS
CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN
NGUYỄN VĂN HUY
HÀ NỘI, NĂM 2018
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN DỰ BÁO
DÒNG CHẢY HẠN VỪA CHO LƯU VỰC SÔNG SÊ SAN,
CÓ SỬ DỤNG SẢN PHẨM MƯA DỰ BÁO CỦA IFS
NGUYỄN VĂN HUY
CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN
MÃ SỐ: 624402448
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TS. ĐẶNG THANH MAI
2. PGS. TS. NGUYỄN VIẾT LÀNH
HÀ NỘI, NĂM 2018
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Cán bộ hướng dẫn chính:
Tiến sĩ Đặng Thanh Mai.
Cán bộ hướng dẫn phụ:
PGS, TS Nguyễn Viết Lành.
Cán bộ chấm phản biện 1:
Tiến sĩ Nguyễn Viết Thi.
Cán bộ chấm phản biện 2:
PGS, TS Nguyễn Văn Lai.
Luận văn thạc sỹ được bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Ngày 17 tháng 9 năm 2018
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các nội dung, số liệu, kết quả trong luận văn là trung
thực và chưa từng được ai công bố ở công trình nào khác.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Nguyễn Văn Huy
ii
LỜI CẢM ƠN
Sau gần 2 năm học tập và nghiên cứu, đến nay học viên đã sắp hoàn
thành khóa học cùng với luận văn tốt nghiệp của mình. Có được thành công
này, trước hết là nhờ có sự giúp đỡ của Trường Đại học Tài nguyên và Môi
trường Hà Nội, của cơ quan Khí tượng Thủy văn nơi học viên đang công tác
và đặc biệt là sự tận tình chỉ dạy của các Thầy, Cô trong và ngoài nhà trường;
bên cạnh đó là sự giúp đỡ của các đồng nghiệp trong ngành Khí tượng Thủy
văn và sự nỗ lực học tập nghiên cứu của bản thân học viên.
Luận văn của học viên được thực hiện với sự hướng dẫn trực tiếp của
TS. Đặng Thanh Mai – Vụ trưởng Vụ Quản lý Dự báo, Tổng cục Khí tượng
Thủy văn và PGS. TS. Nguyễn Viến Lành - Trường Đại học Tài nguyên và
Môi trường Hà Nội. Quá trình thực hiện luận văn, học viên cũng nhận được
sự giúp đỡ sâu sắc của ThS. Phùng Tiến Dũng - Trung tâm dự báo Khí tượng
Thủy văn Quốc gia.
Có được sự hội tụ về kiến thức, kinh nghiệm của các Thầy, Cô và các
đồng nghiệp, học viên tin tưởng rằng những kết quả nghiên cứu mà luận văn
đạt được sẽ có những đóng góp thiết thực cho công tác dự báo KTTV. Học
viên xin chân thành cảm ơn Nhà trường, cơ quan, các Thầy, Cô, các đồng
nghiệp đã giúp đỡ, tận tình chỉ dạy trong quá trình học tập và hướng dẫn học
viên thực hiện luận văn.
Học viên xin được tri ân Nhà trường, cơ quan, các Thầy, Cô và các đồng
nghiệp bằng việc nỗ lực đưa kết quả nghiên cứu của Luận văn vào tác nghiệp
dự báo thực tế để phục vụ đời sống, sản xuất và phòng chống thiên tai ở địa
phương nơi học viên công tác.
Một lần nữa học viên xin trân trọng cảm ơn!
iii
MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN .....................................................................................
i
LỜI CẢM ƠN ...........................................................................................
ii
MỤC LỤC .................................................................................................
iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ...............................
iv
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .............................................................
v
DANH MỤC CÁC HÌNH .........................................................................
vi
MỞ ĐẦU .....................................................................................................
1
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ DỰ BÁO
THỦY VĂN HẠN VỪA TRONG MÙA CẠN........................................
3
1.1. Một số đặc điểm tự nhiên và kinh tế - xã hội của lưu vực
sông Sê San ................................................................................................
3
1.1.1 Điều kiện địa lý tự nhiên và kinh tế - xã hội ................................
3
1.1.2 Đặc điểm mạng lưới sông, suối .................................................
5
1.1.3 Đặc điểm khí tượng Thủy văn ...................................................
7
1.1.4 Hệ thống hồ chứa trên lưu vực sông Sê san...............................
12
1.2. Tổng quan về dự báo thuỷ văn hạn vừa trong và ngoài nước ..........
15
1.2.1 Trên thế giới ...............................................................................
15
1.2.2 Trong nước .................................................................................
17
1.2.3 Trên lưu vực sông Sê San. ......................................................... . 20
1.2.4 Đánh giá chung………………………………………………… 21
Chương 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU...
23
2.1 Phương pháp nghiên cứu...................................................................
23
2.1.1 Phương pháp phân tích thống kê................................................
23
2.1.2 Phương pháp kế thừa .................................................................
23
2.1.3 Phương pháp mô hình hóa .........................................................
23
2.1.4 Phương pháp chuyên gia ............................................................
31
2.2 Các phương pháp đánh giá chất lượng dự báo..................................
31
iii
2.2.1 Đánh giá chất lượng dự báo mưa của mô hình IFS ...................
31
2.2.2. Đánh giá sai số dự báo thủy văn ...............................................
37
2.3 Cơ sở dữ liệu .....................................................................................
38
2.3.1 Tình hình tài liệu Khí tượng, Thủy văn thực đo ........................
38
2.3.2 Các số liệu KTTV thực đo được thu thập để thực hiện luận văn 42
2.3.3 Số liệu mưa dự báo IFS..............................................................
42
2.3.4 Bản đồ các loại ...........................................................................
42
Chương 3. MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ..................................
43
3.1 Đánh giá khả năng sử dụng sản phẩm dự báo mưa của IFS đối với dự
báo dòng chảy hạn vừa trên lưu vực sông Sê San ............................
43
3.1.1 Kết quả nghiên cứu, đánh giá khả năng dự báo định lượng mưa hạn
vừa của mô hình IFS ...................................................................
43
3.1.2 Kết quả nghiên cứu hiệu chỉnh kết quả dự báo mưa số trị IFS làm
đầu vào cho mô hình thủy văn ....................................................
44
3.2 Xây dựng phương án dự báo dòng chảy sông Sê San bằng mô hình
MIKE –NAM ..................................................................................
47
3.2.1 Thiết lập mô hình tính toán mô phỏng dòng chảy hạn vừa cho sông
Sê San bằng MIKE-NAM ...........................................................
47
3.2.2 Dự báo thử, đánh giá phương án dự báo ....................................
77
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
DEM (Digital Elevation Model)
Mô hình độ cao số
GIS (Geographic Information System)
Hệ thống thông tin địa lý
KTTV
Khí tượng Thủy văn
ATNĐ
Áp thấp nhiệt đới
DHTNĐ
Dải hội tụ nhiệt đới
KKL
Không khí lạnh
HTTT
Hình thế thời tiết
DWD (Deutscher Wetter Dienst)
Tổng cục thời tiết Cộng hoà Liên
bang Đức
ECMWF (European Centre for
Cơ quan dự báo thời tiết hạn vừa
Medium range Weather Forecasting)
Châu Âu
ETA
Mô hình dự báo số trị khu vực
ETS (Equytable Threat Score)
Chỉ số đánh giá
GEM
Mô hình toàn cầu của CMC
GFS (Global Forecasting System)
Mô hình toàn cầu của NCEP
GME
Mô hình toàn cầu của DWD
GSM (Global Spectral Model)
Mô hình phổ toàn cầu của JMA
HRM (High Resolution Model)
Mô hình dự báo số trị độ phân giải
cao
NCEP (National Centers for
Trung tâm dự báo môi trường quốc
Environmental Prediction)
gia Mỹ
NWP (Numerical Weather Prediction)
Dự báo thời tiết số trị
TTDBQG
Trung tâm Dự báo Khí t ượng Thủy
văn Quốc gia
WRF (Weather and Research
Forecasting System)
Mô hình dự báo số trị khu vực
v
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Đặc trưng hình thái sông chính thuộc lưu vực sông Sê San ............. 6
Bảng 1.2: Thông số chính của một số hồ chứa trên lưu vực S.Sê San ............ 14
Bảng 2.1: Một số thông số cơ bản của mô hình NAM ..................................... 26
Bảng 2.2: Quy định các thuật ngữ dự báo về thời gian..................................... 31
Bảng 2.3: Quy định các thuật ngữ dự báo về không gian ................................. 32
Bảng 2.4: Quy định đánh giá dự báo về không gian ......................................... 33
Bảng 2.5: Quy định đánh giá dự báo về lượng mưa (mm) ............................... 33
Bảng 2.6: Tiêu chuẩn đánh giá sai số phương án ............................................. 38
Bảng 2.7: Danh sách các trạm KTTV được sử dụng để nghiên cứu ................ 39
Bảng 2.8: Danh sách các trạm đo mưa tự động được sử dụng để nghiên cứu .. 40
Bảng 3.1: Kết quả đánh giá dự báo mưa số trị của mô hình IFS ...................... 42
Bảng 3.2: Sai số trung bình và sai số quân phương của mô hình IFS .............. 42
Bảng 3.3: Điểm số đánh giá tổng lượng mưa thời đoạn 10 ngày của mô hình
IFS .................................................................................................. 43
Bảng 3.4: Tần suất tuyển chọn ít nhất 10% của các nhân tố dự báo theo phương
pháp MLR cho mô hình IFS cho các trạm nghiên cứu ................... 45
Bảng 3.5: Các chỉ số đánh giá dự báo nhị phân cho tập dữ liệu độc lập mùa cạn
trên toàn bộ khu vực nghiên cứu ................................................... 46
Bảng 3.6: Danh sách các lưu vực bộ phận ....................................................... 48
Bảng 3.7: Một số mùa cạn và trận lũ trái vụ tại các trạm được dùng để hiệu
chỉnh bộ thông số mô hình Mike – Nam ........................................ 50
Bảng 3.8: Một số mùa cạn và trận lũ trái vụ tại các trạm được dùng để kiểm
định bộ thông số mô hình Mike – Nam ......................................... 50
Bảng 3.9: Thống kê mùa cạn và các trận lũ trái vụ tại các hồ chứa phục vụ hiệu
chỉnh bộ thông số mô hình Mike – Nam ........................................ 51
Bảng 3.10: Thống kê mùa cạn và các trận lũ trái vụ tại các hồ chứa phục vụ
kiểm định bộ thông số mô hình Make – Nam ................................ 51
Bảng 3.11: Bộ thông số trung bình tại các vị trí lưu vực sông Sê San ............. 52
Bảng 3.12: Kết quả đánh giá mô hình mùa cạn 2010-2011, 2011-2012,
v
2012-2013 ....................................................................................... 53
Bảng 3.13: Kết quả kiểm định mô hình mùa cạn tại các trạm thủy văn ........... 55
Bảng 3.14: Bảng giá trị thông số trung bình điều kiện ban đầu của các tiểu lưu
vực trên lưu vực sông Sê San ......................................................... 57
Bảng 3.15: Bảng giá trị thông số trung bình mô hình Mike Nam cho các lưu
vực bộ phận lưu vực sông Sê San ................................................... 58
Bảng 3.16: Kết quả đánh giá trận lũ trái vụ tại các trạm thủy văn ................... 59
Bảng 3.17: Kết quả kiểm định mô hình các trận lũ trái vụ trong mùa cạn tại các
trạm thủy văn .................................................................................. 61
Bảng 3.18: Bộ thông số trung bình tại các vị trí khi tính cho các hồ chứa trên
lưu vực sông Sê San ....................................................................... 64
Bảng 3.19: Kết quả đánh giá mô hình Nam cho dòng chảy hạn vừa
mùa cạn các hồ trên lưu vực sông Sê San ....................................... 65
Bảng 3.20: Kết quả đánh giá mô hình Nam cho dòng chảy hạn vừa
mùa cạn các hồ trên lưu vực sông Sê San ...................................... 68
Bảng 3.21: Bảng giá trị thông số trung bình điều kiện ban đầu của các tiểu
lưu vực trên lưu vực sông Sê San ................................................. 70
Bảng 3.22: Bảng giá trị thông số trung bình mô hình Nam cho các lưu
vực bộ phận lưu vực sông Sê San ................................................... 71
Bảng 3.23: Kết quả đánh giá mô hình các trận lũ trái vụ về các hồ
trên lưu vực sông Sê San ................................................................. 72
Bảng 3.24: Kết quả kiểm định mô hình các trận lũ trái vụ lưu vực
sông Sê San .................................................................................... 75
Bảng 3.25: Đánh giá kết quả dự báo thử ........................................................... 79
vi
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Vị trí lưu vực sông Sê San ................................................................ 3
Hình 1.2: Các nhánh sông hợp thành sông Sê San .......................................... 7
Hình 1.3: Sơ đồ các hồ chứa thuỷ điện lớn trên lưu vực sông Sê San ............. 14
Hình 1.4: Sơ đồ nghiên cứu của luận văn ......................................................... 22
Hình 2.1: Sản phẩm dự báo của mô hình IFS của hạn dự báo 24h cho trường gió
850mb và 700mb............................................................................... 24
Hình 2.2: Bản đồ DEM lưu vực sông Sê San ................................................... 28
Hình 2.3: Sơ đồ phân chia lưu vực.................................................................... 28
Hình 2.4: Sơ đồ quá trình hiệu chỉnh bộ thông số mô hình .............................. 31
Hình 2.4: Bản đồ mạng lưới trạm KTTV và vị trí các hồ chứa lớn trên lưu vực
sông Sê San………………………………………………………………….. 41
Hình 3.1: Lượng mưa tích lũy 240h tại 07h ngày 29/05/2017 dự báo trực tiếp
(trái và giữa); Lượng mưa tích lũy quan trắc 240h tại 07h ngày
29/05/2017 từ mô hình IFS (phải) .................................................... 46
Hình 3.2: Kết quả phân chia lưu vực và tính trọng số trạm mưa cho các lưu vực
bộ phận .............................................................................................................. 49
Hình 3.3: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình
phải) thực đo và tính toán mùa cạn tại trạm thủy văn Đăk Mốt ....... 53
Hình 3.4: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình
phải) thực đo và tính toán mùa cạn tại trạm thủy văn Đăk Tô ......... 54
Hình 3.5: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình
phải) thực đo và tính toán mùa cạn tại trạm thủy văn Kon Plong .... 54
Hình 3.6: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình
phải) thực đo và tính toán mùa cạn tại trạm thủy văn Kon Tum ...... 54
Hình 3.7: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình
phải) thực đo và tính toán mùa cạn tại trạm thủy văn Đăk Mốt ....... 55
Hình 3.8: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình
phải) thực đo và tính toán mùa cạn tại trạm thủy văn Đăk Tô ......... 56
vi
Hình 3.9: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình
phải) thực đo và tính toán mùa cạn tại trạm thủy văn Kon Plong .... 56
Hình 3.10: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình
phải) thực đo và tính toán mùa cạn tại trạm thủy văn Kon Tum ...... 56
Hình 3.11: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải)
thực đo và tính toán trạm Đăk Mốt trận lũ 23-25/6/2011 ................. 59
Hình 3.12: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải)
thực đo và tính toán trạm Đăk Tô trận lũ 22-25/6/2013 ................... 60
Hình 3.13: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải)
thực đo và tính toán trạm Kon Plong trận lũ 17-22/06/2012 ............ 60
Hình 3.14: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải)
thực đo và tính toán trạm Kon Tum trận lũ 18-20/5/2011................ 60
Hình 3.15: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải)
thực đo và tính toán trạm Đăk Mốt trận lũ 21-22/6/2011 ................. 62
Hình 3.16: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải)
thực đo và tính toán trạm Đăk Tô trận lũ 01-06/6/2003 ................... 62
Hình 3.17: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải)
thực đo và tính toán trạm Kon Plong trận lũ 12-14/6/2004 .............. 62
Hình 3.18: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải)
thực đo và tính toán trạm Kon Tum trận lũ 15-19/12/2016.............. 63
Hình 3.19: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình
phải) thực đo và tính toán mùa cạn đến hồ Plei Krông .................... 66
Hình 3.20: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình
phải) thực đo và tính toán mùa cạn đến hồ Ialy ................................ 66
Hình 3.21: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình
phải) thực đo và tính toán mùa cạn đến hồ Sê San 4 ........................ 66
Hình 3.22: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình
phải) thực đo và tính toán mùa cạn đến hồ Sê San 4A ..................... 67
Luận văn đủ ở file: Luận văn full
