NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP HỒI QUY ĐA BIẾN XÂY DỰNG BẢN ĐỒ PHÂN BỐ MƯA THEO KHÔNG GIAN VÀ ĐỘ CAO - điểm cao

Công Nghệ Thông Tin - Khoa học tự nhiên - Kỹ thuật Kỷ niệm 55 năm thành lập Đại học Thủy lợi 480 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP HỒI QUY ĐA BIẾ N XÂY DỰNG BẢN ĐỒ PHÂN BỐ MƯA THEO KHÔNG GIAN VÀ ĐỘ CAO Ngô Lê An Bộ môn Thuỷ văn và Tài nguyên nước, Trường Đại học Thủy lợ i. Email: nlan@wru.edu.vn 1. TỔNG QUAN Mưa có sự phân bố mạnh mẽ theo không gian, trong khi mạng lưới quan trắc mưa thường thưa, ít đảm bảo tính đại biểu. Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về việc ước tính mưa theo không gian, mở đầu là Alfred H. Thiessen vào năm 1911 [3] đã đưa ra cách tính toán phân bố mưa theo không gian bằng cách chia các vùng đất thành các đa giác. Phương pháp này có ưu điểm tính toán nhanh nhưng độ chính xác phụ thuộc vào phân bố vị trí các trạm quan trắc và nó không xé́ t được ảnh hưởng của yếu tố địa hình. Hay và nnk, 1998 [4] đã sử dụng phương pháp hồi quy tuyến tính cho các thông số độ cao, độ dốc, hướng núi… để tính toán mưa. C. Brundon và J.McClatchey [2] đã có một nghiên cứ́u tính toán lượng mưa dựa theo độ cao bằng phương pháp Hồi quy đa biến. Nghiên cứu được thực hiện ở một vùng trung du nước Anh kết quả tì m ra được phương trình bậc nhất môt tả quan hệ giữa lượng mưa với độ cao : P=b0+b1*H+e (mm) với H là độ cao (m).Gần đây nhất là nghiên cứu của hai nhà nghiên cứu: Myoung-Jin Um và Hyeseon Yun [1] đã tìm được mối liên hệ giữa tám biến đị̣a hình để nội suy ra lượng mưa trung bình năm ở đảo Jeru Hàn Quốc bằng phương pháp hồi quy đa biến. Nghiên cứu cho rằng chỉ tồn tại tối đa được 4 yế́u tố địa hình ảnh hưởng trực tiếp tới lượng mưa qua 2 mô hình tính. Mô hình 1: Có thể tính lượng mưa năm từ: Độ cao, vĩ độ, góc và khoảng cách tới biển. Mô hình 2: Độ cao, góc, khoảng cách tới biển, khoảng cách tới tiêu điểm của hình elip (xác định trên bản đồ). Từ những nghiên cứu trên có thể thấy rằng có mối quan hệ giữa lượng mưa với những biến mô tả vị trí trong không gian và độ cao của nó. Mối quan hệ gi ữa các biến cũng thay đổi cùng với sự thay đổi của lượng mưa năm. Mục tiêu nghiên cứu: xây dựng tính toán mưa theo không gian và độ cao theo phương pháp hồi quy đa biến. Phạm vi nghiên cứu : lượng mưa năm của vùng mưa Tây Bắc và Đông Bắc. Đây là khu vực có mật độ trạm đo dày, các trạm đo được phân bố trên nhiều độ cao khác nhau nên phù hợp. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Báo cáo sử dụng các phương pháp sau: - Phương pháp kế thừa: kế thừa các nghiên cứu trước đây - Phương pháp thống kê: hồi quy đa biến phân tích quan hệ giữa mưa năm theo không gian và độ cao. - Phương pháp Viễn thám và Hệ thông tin địa lý: xây dựng bản đồ mưa theo không gian. 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨ U 3.1. Xây dựng phương trình Phương trình hồi quy đa biến tổng quát có dạng : Y=a0 + a1.x1 + a2.x2 + a3.x3 +….an.xn Với - Y : Lượng mưa năm (mm) - a0, a1, …, an : Hệ số phương trình - x1, x2 ...., xn : Giá trị các biến độc lập Trong nghiên cứu này, Y là lượng mưa năm ở các trạm đo. Toạ độ TX(m), TY(m) theo hệ quy chiếu UTM84 và độ cao Z(m) tương ứng của trạm đo được sử dụng như các biến độc lập. Các hệ số và các biến trong phương trình hồi quy được kiểm định theo các chỉ tiêu F và chỉ tiêu Student. Phương trình đa biến đảm bảo các chỉ tiêu F, t có độ hệ số tương quan toàn cục xấp xỉ 0,8 trở lên sẽ được coi là đạt yêu cầu. Các trạm đo mưa sử dụng trong nghiên cứu được trình bày ở bảng 1 cùng với số liệu mưa các năm gần đây. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2014. ISBN: 978-604-82-1388-6 481 Trong phân tính hồi quy đa biến, các ảnh hưởng của từng biến độc lập tới biến phụ thuộc cũng cần xem xét. Đồng thời nhằ m khuếch đại ảnh hưởng cá c biến đã chọn ở trên đến lượng mưa để có thể ước tính đượ c giá trị mưa chính xá c, nghiên cứu sử dụng thêm các giá trị biến độc lậ p: Tx2, Ty2, Z2 , Tx*Ty, Ty*Z. Bảng 2 cho thấy, nếu sử dụng toàn bộ 32 trạm đo mưa xây dựng phương trình hồi quy tính toán cho toàn vùng Đông Bắc và Tây Bắc sẽ không đảm bảo yêu cầu do hệ số R2 thấp. Nếu xây dựng phương trình hồi quy cho từng vùng Tây Bắc và Đông Bắc sẽ cho kết quả hệ số tương quan rất tốt. Bảng 1. Các trạm đo mưa sử dụng trong nghiên cứu TT Trạm Tx (m) Ty (m) Z (m) X2011 (mm) X2012 (mm) X2013 (mm) 1 Điện Biên 293000 2368000 547 1355 1854 1819 2 Hoà Bình 532951 2301890 110 1752 1978 1736 3 Mường Tè 254753 2486432 368 1970 2668 2458 4 Quỳnh Nhai 350144 2415085 174 1520 1699 1756 5 Mộc châu 462300 2306200 832 1567 1691 1685 6 Mù Cang Chải 402100 2419100 1347 1160 1898 1802 7 Sình Hồ 320000 2473000 1526 2273 2930 2761 8 Sơn La 386000 236000