Xem mẫu
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------
LÊ NHƯ NGÀ
XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍCH HỢP VIỄN THÁM VÀ GIS
XÁC ĐỊNH NGUY CƠ TAI BIẾN LŨ QUÉT
LƯU VỰC SÔNG NĂNG, TỈNH BẮC KẠN
Chuyên ngành: Bản đồ, Viễn thám và Hệ thống thông tin địa lý
Mã số: 62 44 76 01
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÍ
Hà Nội, 2016
i
Luận án được hoàn thành tại Khoa Địa lý - Trường đại học Khoa
học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. Nguyễn Ngọc Thạch
2. PGS.TS. Lã Văn Chú
Phản biện 1: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
..............................
Phản biện 2: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
..............................
Phản biện 3: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
..............................
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc gia
chấm luận án tiến sĩ họp tại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . vào hồi
giờ
ngày
tháng
năm
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Lũ quét là thiên tai nguy hiểm chết người nhất [72]. Lũ quét ở
nước ta ngày càng gia tăng cả về tần suất xuất hiện và tính cực đoan,
xảy ra hằng năm ở vùng núi, thượng nguồn, ở các lưu vực nhỏ và vừa,
nơi thiếu nhiều dữ liệu và nghiên cứu [9, 35]. Sông Năng là lưu vực
nhỏ, đồi núi và thường xuyên xảy ra lũ quét gây thiệt hại lớn về người
và của [10-20]. Hiện tại, độ tin cậy của dự báo, mô phỏng lũ quét vẫn
chưa cao vì tính chất quá phức tạp của lũ quét. Việc nâng cao chất
lượng dữ liệu đầu vào, xây dựng và áp dụng các công cụ, mô hình mới
được ưu tiên [69]. Các mô hình định lượng thủy văn, thủy lực có độ
tin cậy cao nhưng đòi hỏi nhiều số liệu chi tiết và khó áp dụng cho
vùng đồi núi. Nước ta hiện nay, phương pháp phân tích đa biến được
áp dụng phổ biến vì đơn giản nhưng mang nhiều định tính và loại bỏ
tính chất động của lũ quét. Một mô hình định lượng nhờ sự tích hợp
và kế thừa những ưu điểm của GIS, viễn thám và thủy văn sẽ cho phép
mô phỏng được nguy cơ lũ quét chi tiết hơn và tin cậy hơn cho vùng
núi cao và thiếu nhiều số liệu là khả thi và cần thiết.
Từ yêu cầu thực tiễn đó luận án chọn đề tài nghiên cứu “Xây
dựng mô hình tích hợp viễn thám và GIS xác định nguy cơ lũ quét lưu
vực sông Năng, Bắc Kạn”.
2. Mục đích và nhiệm vụ
a) Mục đích: Xây dựng mô hình có khả năng xác định nguy cơ lũ
quét cho lưu vực sông vừa/nhỏ, vùng đồi núi, địa hình dốc, phức tạp,
thiếu nhiều tài liệu hỗ trợ; Áp dụng mô hình để xác định được nguy cơ
lũ quét cho lưu vực sông Năng, Bắc Kạn.
b) Nhiệm vụ: Làm rõ khái niệm, nguyên nhân hình thành và phân
loại lũ quét; Nghiên cứu các công trình khoa học trong và ngoài nước
về lũ quét, từ đó đánh giá những hạn chế của các phương pháp, mô
hình nghiên cứu đã có; đề xuất hướng nghiên cứu của luận án; Đánh
giá, xác định các công cụ GIS, viễn thám và thủy văn áp dụng cho
nghiên cứu lũ quét; Xây dựng mô hình xác định nguy cơ lũ quét; Ứng
dụng mô hình để tính toán và xác định nguy cơ lũ quét cho lưu vực
sông Năng, Bắc Kạn.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
a) Đối tượng nghiên cứu: Lũ quét và các nhân tố gây ra lũ quét.
Tập trung vào một loại lũ quét điển hình ở nước ta - đó là lũ quét sườn
dốc và nghẽn dòng tự nhiên do mưa lớn.
b) Phạm vi nghiên cứu: Các lưu vực sông vừa/nhỏ, vùng đồi núi.
Áp dụng cho lưu vực sông Năng, tỉnh Bắc Kạn.
4. Đóng góp mới của luận án
- Đưa ra mô hình phân bố xác định nguy cơ lũ quét định tính bán
định lượng trên cơ sở phân tích diễn biến đặc trưng thủy văn dưới sự
hỗ trợ của GIS và viễn thám.
- Lượng hóa được mối quan hệ giữa lũ quét với các điều kiện tự
nhiên, khí tượng - thủy văn lưu vực sông Năng, tỉnh Bắc Kạn.
- Trên cơ sở phương pháp, mô hình lũ quét mới đã xây dựng
được các bản đồ mới về nguy cơ lũ quét cho lưu vực sông Năng, tỉnh
Bắc Kạn.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
a) Ý nghĩa khoa học:
- Nghiên cứu này chứng minh được việc tích hợp GIS, viễn thám
để xác định nguy cơ lũ quét cho lưu vực nhỏ vùng đồi núi, địa hình
phức tạp, thiếu tài liệu hỗ trợ là có cơ sở khoa học, phù hợp, khả thi và
cải thiện được chất lượng kết quả.
- Củng cố thêm vai trò quan trọng của viễn thám trong xây dựng
dữ liệu lớp phủ và NDVI trong bài toán lũ quét; Khẳng định được vai
trò quan trọng và tính hiệu quả cao của GIS trong mô hình hóa bài
toán thủy văn và lũ quét.
b) Ý nghĩa thực tiễn:
- Cơ sở khoa học về lũ quét, mô hình lũ quét, kết quả mô phỏng
lũ quét của luận án là tài liệu tin cậy để tham khảo và có thể được áp
dụng cho vùng nghiên cứu khác;
- Kết quả mô phỏng nguy cơ lũ quét là tài liệu tin cậy và có giá trị
giúp cho quy hoạch, phân vùng kinh tế - xã hội, quản lý và giảm nhẹ
thiên tai lưu vực sông Năng, tỉnh Bắc Kạn.
6. Phương pháp nghiên cứu
·
·
·
·
Cơ sở khoa học và đặc trưng lũ quét, thủy văn;
Các công cụ của GIS trong thủy văn, lũ quét;
Các công cụ của Viễn thám trong thủy văn, lũ quét;
Các ưu điểm và hạn chế của phương pháp nghiên cứu
lũ quét hiện tại.
Xây dựng mô hình
Mô hình ý tưởng
xác định nguy cơ
lũ quét
Dữ liệu:
- mưa
- sdđ/lớp phủ
- NDVI
- đất
- độ dốc
- lũ quét lịch sử
Lập trình
Phần mềm (mô hình
vật lý) xác định nguy
cơ lũ quét
Mô phỏng nguy cơ
lũ quét
Phân tích tương quan lũ
quét với các nhân tố
Nguy cơ lũ quét
lưu vực sông Năng
Hình 1-1. Quy trình tổng quát nghiên cứu của luận án
7. Cấu trúc luận án
Luận án bao gồm 199 trang A4, gồm: mở đầu, 4 chương nội
dung, kết luận, tài liệu tham khảo và phần phụ lục. Trong đó, Chương
1 - Tổng quan về vấn đề nghiên cứu (31 trang); Chương 2 - Mô hình
xác định nguy cơ lũ quét (27 trang); Chương 3 - Đặc điểm lũ quét và
các nhân tố hình thành lũ quét lưu vực sông Năng, Bắc Kạn (32
trang); Chương 4 - Tính toán, xác định nguy cơ lũ quét lưu vực sông
Năng, tỉnh Bắc Kạn (37 trang).
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.
1.1. Khái niệm lũ quét
Khái niệm lũ quét chưa hoàn toàn thống nhất. Dựa trên phạm vi
và đối tượng nghiên cứu, luận án sử dụng khái niệm: “Lũ quét là
những trận lũ lớn, xảy ra bất ngờ, tồn tại trong một thời gian ngắn, có
dòng chảy xiết, có hàm lượng chất rắn cao và có sức tàn phá lớn hơn
nhiều mức lũ bình thường và thường xảy ra ở thượng nguồn khe, suối,
sông và trên những lưu vực tương đối nhỏ nơi có tổ hợp các yếu tố bất
lợi của điều kiện bề mặt và địa hình”.
nguon tai.lieu . vn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------
LÊ NHƯ NGÀ
XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍCH HỢP VIỄN THÁM VÀ GIS
XÁC ĐỊNH NGUY CƠ TAI BIẾN LŨ QUÉT
LƯU VỰC SÔNG NĂNG, TỈNH BẮC KẠN
Chuyên ngành: Bản đồ, Viễn thám và Hệ thống thông tin địa lý
Mã số: 62 44 76 01
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÍ
Hà Nội, 2016
i
Luận án được hoàn thành tại Khoa Địa lý - Trường đại học Khoa
học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. Nguyễn Ngọc Thạch
2. PGS.TS. Lã Văn Chú
Phản biện 1: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
..............................
Phản biện 2: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
..............................
Phản biện 3: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
..............................
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc gia
chấm luận án tiến sĩ họp tại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . vào hồi
giờ
ngày
tháng
năm
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Lũ quét là thiên tai nguy hiểm chết người nhất [72]. Lũ quét ở
nước ta ngày càng gia tăng cả về tần suất xuất hiện và tính cực đoan,
xảy ra hằng năm ở vùng núi, thượng nguồn, ở các lưu vực nhỏ và vừa,
nơi thiếu nhiều dữ liệu và nghiên cứu [9, 35]. Sông Năng là lưu vực
nhỏ, đồi núi và thường xuyên xảy ra lũ quét gây thiệt hại lớn về người
và của [10-20]. Hiện tại, độ tin cậy của dự báo, mô phỏng lũ quét vẫn
chưa cao vì tính chất quá phức tạp của lũ quét. Việc nâng cao chất
lượng dữ liệu đầu vào, xây dựng và áp dụng các công cụ, mô hình mới
được ưu tiên [69]. Các mô hình định lượng thủy văn, thủy lực có độ
tin cậy cao nhưng đòi hỏi nhiều số liệu chi tiết và khó áp dụng cho
vùng đồi núi. Nước ta hiện nay, phương pháp phân tích đa biến được
áp dụng phổ biến vì đơn giản nhưng mang nhiều định tính và loại bỏ
tính chất động của lũ quét. Một mô hình định lượng nhờ sự tích hợp
và kế thừa những ưu điểm của GIS, viễn thám và thủy văn sẽ cho phép
mô phỏng được nguy cơ lũ quét chi tiết hơn và tin cậy hơn cho vùng
núi cao và thiếu nhiều số liệu là khả thi và cần thiết.
Từ yêu cầu thực tiễn đó luận án chọn đề tài nghiên cứu “Xây
dựng mô hình tích hợp viễn thám và GIS xác định nguy cơ lũ quét lưu
vực sông Năng, Bắc Kạn”.
2. Mục đích và nhiệm vụ
a) Mục đích: Xây dựng mô hình có khả năng xác định nguy cơ lũ
quét cho lưu vực sông vừa/nhỏ, vùng đồi núi, địa hình dốc, phức tạp,
thiếu nhiều tài liệu hỗ trợ; Áp dụng mô hình để xác định được nguy cơ
lũ quét cho lưu vực sông Năng, Bắc Kạn.
b) Nhiệm vụ: Làm rõ khái niệm, nguyên nhân hình thành và phân
loại lũ quét; Nghiên cứu các công trình khoa học trong và ngoài nước
về lũ quét, từ đó đánh giá những hạn chế của các phương pháp, mô
hình nghiên cứu đã có; đề xuất hướng nghiên cứu của luận án; Đánh
giá, xác định các công cụ GIS, viễn thám và thủy văn áp dụng cho
nghiên cứu lũ quét; Xây dựng mô hình xác định nguy cơ lũ quét; Ứng
dụng mô hình để tính toán và xác định nguy cơ lũ quét cho lưu vực
sông Năng, Bắc Kạn.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
a) Đối tượng nghiên cứu: Lũ quét và các nhân tố gây ra lũ quét.
Tập trung vào một loại lũ quét điển hình ở nước ta - đó là lũ quét sườn
dốc và nghẽn dòng tự nhiên do mưa lớn.
b) Phạm vi nghiên cứu: Các lưu vực sông vừa/nhỏ, vùng đồi núi.
Áp dụng cho lưu vực sông Năng, tỉnh Bắc Kạn.
4. Đóng góp mới của luận án
- Đưa ra mô hình phân bố xác định nguy cơ lũ quét định tính bán
định lượng trên cơ sở phân tích diễn biến đặc trưng thủy văn dưới sự
hỗ trợ của GIS và viễn thám.
- Lượng hóa được mối quan hệ giữa lũ quét với các điều kiện tự
nhiên, khí tượng - thủy văn lưu vực sông Năng, tỉnh Bắc Kạn.
- Trên cơ sở phương pháp, mô hình lũ quét mới đã xây dựng
được các bản đồ mới về nguy cơ lũ quét cho lưu vực sông Năng, tỉnh
Bắc Kạn.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
a) Ý nghĩa khoa học:
- Nghiên cứu này chứng minh được việc tích hợp GIS, viễn thám
để xác định nguy cơ lũ quét cho lưu vực nhỏ vùng đồi núi, địa hình
phức tạp, thiếu tài liệu hỗ trợ là có cơ sở khoa học, phù hợp, khả thi và
cải thiện được chất lượng kết quả.
- Củng cố thêm vai trò quan trọng của viễn thám trong xây dựng
dữ liệu lớp phủ và NDVI trong bài toán lũ quét; Khẳng định được vai
trò quan trọng và tính hiệu quả cao của GIS trong mô hình hóa bài
toán thủy văn và lũ quét.
b) Ý nghĩa thực tiễn:
- Cơ sở khoa học về lũ quét, mô hình lũ quét, kết quả mô phỏng
lũ quét của luận án là tài liệu tin cậy để tham khảo và có thể được áp
dụng cho vùng nghiên cứu khác;
- Kết quả mô phỏng nguy cơ lũ quét là tài liệu tin cậy và có giá trị
giúp cho quy hoạch, phân vùng kinh tế - xã hội, quản lý và giảm nhẹ
thiên tai lưu vực sông Năng, tỉnh Bắc Kạn.
6. Phương pháp nghiên cứu
·
·
·
·
Cơ sở khoa học và đặc trưng lũ quét, thủy văn;
Các công cụ của GIS trong thủy văn, lũ quét;
Các công cụ của Viễn thám trong thủy văn, lũ quét;
Các ưu điểm và hạn chế của phương pháp nghiên cứu
lũ quét hiện tại.
Xây dựng mô hình
Mô hình ý tưởng
xác định nguy cơ
lũ quét
Dữ liệu:
- mưa
- sdđ/lớp phủ
- NDVI
- đất
- độ dốc
- lũ quét lịch sử
Lập trình
Phần mềm (mô hình
vật lý) xác định nguy
cơ lũ quét
Mô phỏng nguy cơ
lũ quét
Phân tích tương quan lũ
quét với các nhân tố
Nguy cơ lũ quét
lưu vực sông Năng
Hình 1-1. Quy trình tổng quát nghiên cứu của luận án
7. Cấu trúc luận án
Luận án bao gồm 199 trang A4, gồm: mở đầu, 4 chương nội
dung, kết luận, tài liệu tham khảo và phần phụ lục. Trong đó, Chương
1 - Tổng quan về vấn đề nghiên cứu (31 trang); Chương 2 - Mô hình
xác định nguy cơ lũ quét (27 trang); Chương 3 - Đặc điểm lũ quét và
các nhân tố hình thành lũ quét lưu vực sông Năng, Bắc Kạn (32
trang); Chương 4 - Tính toán, xác định nguy cơ lũ quét lưu vực sông
Năng, tỉnh Bắc Kạn (37 trang).
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.
1.1. Khái niệm lũ quét
Khái niệm lũ quét chưa hoàn toàn thống nhất. Dựa trên phạm vi
và đối tượng nghiên cứu, luận án sử dụng khái niệm: “Lũ quét là
những trận lũ lớn, xảy ra bất ngờ, tồn tại trong một thời gian ngắn, có
dòng chảy xiết, có hàm lượng chất rắn cao và có sức tàn phá lớn hơn
nhiều mức lũ bình thường và thường xảy ra ở thượng nguồn khe, suối,
sông và trên những lưu vực tương đối nhỏ nơi có tổ hợp các yếu tố bất
lợi của điều kiện bề mặt và địa hình”.