Luận án thuộc chuyên ngành Thủy văn học, mã số 9440224, do PGS.TS Ngô Lê An hướng dẫn khoa học.
Buổi bảo vệ có sự tham dự của Hội đồng khoa học chuyên ngành cấp Trường, các nhà khoa học trong và ngoài Trường, đại diện đơn vị công tác, đồng nghiệp và gia đình nghiên cứu sinh. Đặc biệt, GS.TS Nguyễn Trung Việt – Hiệu trưởng Nhà trường, đã tới dự và phát biểu chúc mừng, ghi nhận những đóng góp khoa học, thực tiễn của đề tài.
Với tổng diện tích lưu vực khoảng 1.300 km², hệ thống sông Trà Khúc – sông Vệ đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong việc cung cấp nước cho sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và thủy điện tại khu vực miền Trung – nơi thường xuyên đối mặt với các rủi ro thiên tai như hạn hán, lũ lụt và xâm nhập mặn.
Tuy nhiên, việc dự báo dòng chảy và lượng mưa theo mùa hiện nay vẫn còn những hạn chế, đặc biệt về sai số dự báo, thiếu độ phân giải không gian cao, độ tin cậy trong các mô hình dự báo mưa hạn mùa vẫn chưa đáp ứng yêu cầu thực tiễn.
Trước thực tế đó, luận án của NCS Đặng Vi Nghiêm tập trung phát triển và kiểm chứng các phương pháp mới nhằm nâng cao chất lượng dự báo mưa hạn mùa và dòng chảy mùa, phục vụ công tác quản lý, phân bổ nguồn nước, điều tiết hồ chứa thủy lợi – thủy điện trên lưu vực sông Trà Khúc – sông Vệ, cũng như mở rộng khả năng ứng dụng cho các lưu vực khác tại miền Trung.
Luận án đã triển khai một hệ thống nghiên cứu công phu, sử dụng dữ liệu từ các mô hình khí hậu toàn cầu ECMWF, CBS, SHS với độ phân giải khác nhau, kết hợp phương pháp điều chỉnh sai số bằng trí tuệ nhân tạo (thuật toán Random Forest), đồng thời sử dụng mô hình thủy văn hai thông số để mô phỏng dòng chảy.
Các bước chính bao gồm:
- Hiệu chỉnh mưa dự báo bằng thuật toán học máy, so sánh giữa mưa điều chỉnh và mưa gốc theo nhiều chỉ số: hệ số tương quan (r), sai số trung bình tuyệt đối (MAE), sai số tổng lượng (ΔV),…
- Mô phỏng dòng chảy mùa tại các trạm chính như Sơn Giang, An Chỉ qua 22 tiểu lưu vực, với dữ liệu kiểm định trong hai giai đoạn: 1993–2010 và 2011–2020.
- So sánh ba phương pháp dự báo: (1) trực tiếp bằng mưa gốc chưa hiệu chỉnh, (2) mô phỏng thủy văn kết hợp mưa đã điều chỉnh, (3) dự báo trực tiếp dòng chảy bằng AI.
- Thực nghiệm dự báo trước 6 tháng cho vụ hè thu giai đoạn 2021–2023 để kiểm chứng khả năng ứng dụng thực tiễn.
Kết quả nổi bật: giảm sai số – tăng độ chính xác – phù hợp thực tiễn
Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng:
- Phương pháp hiệu chỉnh mưa bằng Random Forest giúp tăng hệ số tương quan lên đến 0.9, đồng thời giảm MAE và ΔV xuống dưới 10%, đặc biệt cải thiện rõ rệt tại các khu vực ít công trình điều tiết, vùng thượng nguồn.
- Phương pháp dự báo dòng chảy trực tiếp bằng AI có ưu điểm xử lý nhanh, không cần hiệu chỉnh mưa, phù hợp với các bài toán dự báo ngắn hạn hoặc khi thiếu thời gian xây dựng mô hình thủy văn chi tiết.
- Thử nghiệm dự báo trước 6 tháng cho vụ hè thu cho thấy đường dự báo phù hợp với thực tế cả về xu thế và tổng lượng, chứng minh khả năng ứng dụng trong xây dựng kế hoạch sản xuất nông nghiệp và điều tiết hồ chứa.
Hai đóng góp mới của luận án
- Đề xuất quy trình nâng cao chất lượng dự báo mưa hạn mùa thông qua kết hợp mô hình khí hậu tổ hợp với phương pháp học máy Random Forest, có khả năng áp dụng trên các lưu vực khác tại Việt Nam.
- Tích hợp hiệu chỉnh mưa và mô hình thủy văn hai thông số để nâng cao chất lượng dự báo dòng chảy mùa, phục vụ hiệu quả công tác quản lý tài nguyên nước trong điều kiện biến đổi khí hậu.
Hội đồng bảo vệ luận án tiến sĩ cấp Trường gồm các giáo sư, phó giáo sư, tiến sĩ đầu ngành trong lĩnh vực Thủy văn học và tài nguyên nước. Các thành viên Hội đồng đều đánh giá cao tính cấp thiết, tính khoa học và khả năng ứng dụng thực tiễn của đề tài.
Các phản biện cho rằng luận án:
- Được thực hiện bài bản, có chiều sâu, kết cấu chặt chẽ và phương pháp luận rõ ràng.
- Có sự kế thừa các nghiên cứu trước đây nhưng thể hiện rõ tính độc lập, mới và sáng tạo trong cách tiếp cận.
- Dữ liệu sử dụng có nguồn gốc rõ ràng, phân tích định lượng sâu, có tính kiểm chứng.
- Một số góp ý của Hội đồng nhằm giúp nghiên cứu sinh chỉnh sửa hoàn thiện hơn như: làm rõ một số biểu đồ trực quan, khuyến nghị thực tiễn rõ ràng hơn giữa các phương pháp, tăng bình luận định lượng trong phần kết luận.
Phát biểu tại buổi lễ, GS.TS Nguyễn Trung Việt – Hiệu trưởng Trường Đại học Thủy lợi đã chúc mừng nghiên cứu sinh Đặng Vi Nghiêm và ghi nhận quá trình học tập, nghiên cứu nghiêm túc, xuyên suốt từ đại học đến tiến sĩ tại Trường. Giáo sư nhấn mạnh rằng, kết quả này không chỉ là thành công cá nhân mà còn là thành tựu của tập thể giảng viên, đơn vị hướng dẫn và môi trường đào tạo chất lượng của Trường Đại học Thủy lợi.
Thầy Hiệu trưởng cũng gửi lời chúc mừng tới Viện Quy hoạch Thủy lợi, đơn vị công tác của nghiên cứu sinh, nơi đã luôn đồng hành và tạo điều kiện để nghiên cứu sinh hoàn thành chương trình đào tạo đúng tiến độ với kết quả xuất sắc.
Với kết quả đạt được, Hội đồng đã thống nhất đánh giá luận án đáp ứng đầy đủ yêu cầu của một luận án tiến sĩ ngành Thủy văn học và đề nghị Trường Đại học Thủy lợi công nhận học vị Tiến sĩ cho nghiên cứu sinh Đặng Vi Nghiêm. Đồng thời, nghiên cứu sinh cam kết tiếp thu đầy đủ các ý kiến đóng góp để hoàn thiện bản luận án chính thức, phục vụ lưu trữ và làm tài liệu tham khảo cho các thế hệ nghiên cứu tiếp theo.
Bình Dương – Ảnh: CLB Báo chí và Truyền thông TLU