Đề tài: Nghiên cứu xây dựng thuật toán tối ưu bộ thông số cho mô hình thủy văn Marine thuộc Ngành: Thủy văn học Mã số: 9440224 do NCS Bùi Đình Lập thực hiện; Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Phạm Thị Hương Lan – GS.TS. Trần Hồng Thái.
Biến đổi khí hậu, sự biến động của nguồn nước, các loại hình thiên tai cực đoan như hạn hán, thiếu nước, xâm nhập mặn, bão, lũ, ngập úng… đã và đang có nhiều tác động tiêu cực đến công tác quản lý tài nguyên nước và phòng, chống thiên tai. Do vậy cần có sự đánh giá, nhận diện đầy đủ và dự báo được các khả năng xảy ra để chủ động ứng phó trong mọi tình huống, đây là một vấn đề rất phức tạp, chịu tác động của nhiều yếu tố đầu vào phụ thuộc lẫn nhau, trong đó vấn đề tính toán dòng chảy trên lưu vực luôn là một thách thức lớn đối với các nhà khoa học vì tính bất định của nhiều yếu tố.
Mô hình toán thủy văn luôn là một trong những công cụ hữu hiệu trong việc mô phỏng và dự báo nguồn nước và là một trong những yếu tố then chốt giúp nâng cao chất lượng dự báo. Tuy nhiên, hiện nay ở Việt Nam đa phần các công cụ, mô hình hỗ trợ tính toán, dự báo trong lĩnh vực này còn nhiều hạn chế. Các mô hình thủy văn mô tả quá trình mưa, dòng chảy được nghiên cứu và ứng dụng trong thực tiễn tại Việt Nam đến thời điểm hiện tại là không nhiều và không đa dạng, phổ biến sử dụng hiện nay là 2 mô hình thủy văn thông số tập trung (mô hình Tank và mô hình Nam).
Gần đây, do các điều kiện về năng lực máy tính; chất lượng dữ liệu không gian (đặc biệt là dữ liệu vệ tinh, địa hình, thảm phủ); và chất lượng số liệu mưa mặt đất ngày một tốt hơn, các mô hình thủy văn thông số phân bố đang được phát triển và ứng dụng ngày càng nhiều trong thực tế, đặc biệt là ở các nước phát triển có chất lượng dữ liệu đầu vào tốt hơn.
Mô hình thủy văn thông số phân bố ngày càng được ứng dụng nhiều trong các bài toán có liên quan đến lĩnh vực dự báo thủy văn và tài nguyên nước do có ưu điểm lớn là có thể mô phỏng và đánh giá biến động của tài nguyên nước theo không gian và thời gian. Tuy nhiên hầu hết các mô hình thủy văn thông số phân bố đang ứng dụng ở Việt Nam hiện nay, chưa có mô hình nào được phát triển và tích hợp tính năng điều khiển tối ưu thông số, đây là một hạn chế có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng dự báo và khả năng mở rộng phạm vi ứng dụng của mô hình sang các lưu vực khác, do việc dò tìm thông số phải thực hiện thủ công sẽ tiêu tốn một lượng lớn thời gian, công sức, mang nặng tính chủ quan và hiểu biết của người hiệu chỉnh.
Với mục tiêu có được một công cụ mô hình toán thủy văn hiện đại để giải các bài toán thực tiễn trong lĩnh vực thủy văn và tài nguyên nước. Trong khuôn khổ luận án tiến sĩ: “Nghiên cứu xây dựng thuật toán tối ưu bộ thông số cho mô hình thủy văn Marine”, tác giả sẽ đi sâu nghiên cứu các ưu, nhược điểm, cấu trúc của các giải thuật tối ưu trong lĩnh vực toán tối ưu và cấu trúc của các mô hình toán thủy văn thông số phân bố đang được đánh giá cao trên thế giới nhằm đề xuất một giải thuật tối ưu toàn cục, đa mục tiêu mới dựa trên trên nền tảng tích hợp các ưu điểm vượt trội của các giải thuật đang được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu.
Luận án đề xuất được một giải thuật tối ưu toàn cục, đa mục tiêu mới dựa trên trên nền tảng tích hợp các ưu điểm vượt trội của các giải thuật đang được các nhà khoa học trên thế giới đánh giá cao; Tích hợp được thuật toán tối ưu đề xuất vào mô hình thủy văn thông số phân bố Marine; Áp dụng thử nghiệm thuật toán đề xuất mới cho lưu vực sông Nậm Mu.
Để đạt được mục tiêu của Luận án, trên cơ sở các nguồn tài liệu, các công trình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam trong lĩnh vực nghiên cứu thu thập được. Tác giả đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu khoa học sau để thực hiện các nội dung nghiên cứu của Luận án: Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết; Phương pháp kế thừa; Phương pháp chuyên gia; Phương pháp phân tích hệ thống.; Kỹ thuật GIS và kỹ thuật lập trình được Luận án sử dụng để phân tích, xử lý dữ liệu không gian, thử nghiệm giải thuật tối ưu và hiện thực hóa các kết quả nghiên cứu đạt được của Luận án.
Mô hình phát triển sử dụng các kỹ thuật hiện đại, tích hợp năng lực khai thác hiệu quả các nguồn số liệu hiện có trên mạng lưới quan trắc KTTV của Việt Nam và kỹ thuật hiệu chỉnh thông số đa mục tiêu nên có tính ứng dụng thực tiễn cao, giúp nâng cao chất lượng giải các bài toán trong lĩnh vực thủy văn và tài nguyên nước. Mô hình sau khi phát triển thử nghiệm có thể triển khai trong nghiệp vụ tại Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn quốc gia; Mô hình phát triển được thiết kế phù hợp với điều kiện về số liệu và đặc điểm địa hình trên các lưu vực sông thuộc lãnh thổ Việt Nam nên có thể dễ dàng triển khai sang các lưu vực sông khác (ngoài lưu vực thử nghiệm của luận án).
Một số hình ảnh khác
Chi tiết luận án TẠI ĐÂY
Bình Dương, Tiến Đức