CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DỰ BÁO LŨ VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1. Giới thiệu chung về dự báo lũ 1. Một số nghiên cứu mô phỏng và dự báo lũ trên thế giới [5] Trên thế giới việc nghiên cứu, áp dụng các mô hình thủy văn, thủy lực cho các mục đích trên đã được sử dụng khá phổ biến; nhiều mô hình đã được xây dựng và áp dụng cho dự báo hồ chứa, dự báo lũ cho hệ thống sông, cho công tác qui hoạch phòng lũ. Một số mô hình đã được ứng dụng thực tế trong công tác mô phỏng và dự báo dòng chảy cho các lưu vực sông có thể được liệt kê ra như sau: Viện Thủy lực Đan Mạch (Danish Hydraulics Institute, DHI) xây dựng phần mềm dự báo lũ bao gồm: Mô hình NAM tính toán và dự báo dòng chảy từ mưa; Mô hình MIKE11 tính toán thủy lực, dự báo dòng chảy trong sông và cảnh báo ngập lụt.
Phần mềm này đã được áp dụng rất rộng rãi và rất thành công ở nhiều nước trên thế giới. Trong khu vực Châu Á, mô hình đã được áp dụng để dự báo lũ lưu vực sông Mun-Chi và Songkhla ở Thái Lan, lưu vực sông ở Bangladesh, và Indonesia. Wallingford kết hợp với Hacrow đã xây dựng phần mềm ISIS cho tính toán dự báo lũ và ngập lụt. Phần mềm bao gồm các môđun: Mô hình đường đơn vị tính toán và dự báo dòng chảy từ mưa; mô hình ISIS tính toán thủy lực, dự báo dòng chảy trong sông và cảnh báo ngập lụt.
Phần mềm này đã được áp dụng khá rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới, đã được áp dụng cho sông Mê Kông trong chương trình sử dụng nước do ủy hội Mê Kông Quốc tế chủ trì thực hiện. Ở Việt Nam, mô hình ISIS còn được sử dụng để tính toán trong dự án phân lũ và phát triển thủy lợi lưu vực sông Đáy do Hà Lan tài trợ. Trung tâm khu vực START Đông Nam á (Southeast Asia START Regional Center) đã xây dựng "Hệ thống dự báo lũ thời gian thực cho lưu vực sông Mê Kông". Hệ thống này được xây dựng dựa trên mô hình thủy văn khu vực có thông số phân bố, tính toán dòng chảy từ mưa.
Hệ thống dự báo được phân thành 3 phần: thu nhận số liệu từ vệ tinh và các trạm tự động, dự báo thủy văn và dự báo ngập lụt. Thời gian dự kiến dự báo là 1 hoặc 2 ngày. Trung tâm kỹ thuật thủy văn (Mỹ) đã xây dựng bộ mô hình HEC-1 để tính toán thủy văn, trong đó có HEC-1F là chương 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com trình dự báo lũ từ mưa và diễn toán lũ trong sông. Mô hình đã được áp dụng rất rộng rãi trên thế giới, ở Châu Á, mô hình đã được áp dụng ở Indonesia, Thái Lan.
Mô hình cũng đã được áp dụng để tính toán lũ hệ thống sông Thu Bồn ở Việt Nam. Gần đây, mô hình được cải tiến và phát triển thành HMS có giao diện đồ hoạ thuận lợi cho người sử dụng. Trong một nghiên cứu về hệ thống dự báo lũ cho sông Maritsa và Tundzha, Roelevink và cộng sự đã kết hợp sử dụng mô đun mưa - dòng chảy MIKE11-NAM và mô đun thủy lực MIKE11-HD để tiến hành dự báo. Các mô hình này đã được hiệu chỉnh sử dụng số liệu các trận lũ năm 2005 và 2006.
Kết quả từ hai mô hình này được kết hợp sử dụng với phần mềm FloodWatch để kết xuất ra mực nước dự báo và các cảnh báo tại các điểm xác định. Kết quả cho thấy rằng, số liệu đầu vào quyết định độ lớn của thời gian dự kiến. Kết quả sẽ chính xác hơn nếu thời gian dự kiến ngắn và ngược lại. Trong nghiên cứu này cũng đã sử dụng chức năng cập nhật mực nước và lưu lượng tính toán theo mực nước và lưu lượng thực đo tại các vị trí biên đầu vào.
Một số nghiên cứu dự báo lũ ở Việt Nam Một số mô hình thủy lực đã được áp dụng có hiệu quả để diễn toán dòng chảy trong hệ thống sông và vùng ngập lụt ở nước ta. Mô hình SOGREAH đã được áp dụng thành công trong công tác khai thác, tính toán dòng chảy tràn trong hệ thống kênh rạch và các ô trũng; Mô hình MASTER MODEL ứng dụng trong nghiên cứu qui hoạch cho vùng hạ lưu sông Cửu Long vào năm 1988; Mô hình MEKSAL được xây dựng vào năm 1974 để tính toán sự phân bố dòng chảy mùa cạn và xâm nhập mặn trong vùng hạ lưu các sông; Mô hình VRSAP đã được áp dụng cho việc tính toán dòng chảy lũ và dòng chảy mùa cạn cho vùng đồng bằng; Mô hình SAL và mô hình KOD đã có những đóng góp đáng kể trong việc tính toán lũ và xâm nhập mặn đồng bằng cửa sông; Mô hình DHM đã được áp dụng thành công trong tính toán nguy cơ ngập lụt hạ lưu lưu vực Thu Bồn - Vũ Gia, và nghiên cứu thủy lực hạ lưu sông Hồng trong trường hợp giả sử vỡ đập Hoà Bình, Sơn La v. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trong những năm gần đây, một trong những mô hình được ứng dụng nhiều trong công tác dự báo lũ ở Việt Nam là mô hình MIKE11, có thể kể đến một số nghiên cứu được áp dụng như: - Bùi Văn Chanh và Trần Ngọc Anh trong nghiên cứu về: Tích hợp bộ mô hình dự báo thuỷ văn lưu vực sông Trà Khúc [1]. Nguyên cứu đã sử dụng kiểu tích hợp kết nối để tích hợp mộ hình MARINE, MIKE 11 và công cụ triều của MIKE 21.
Trong đó mô hình MARINE tính toán dòng chảy trên sườn dốc lưu vực làm đầu vào biên trên và gia nhập khu giữa cho mô hình MIKE 11, MIKE 21 Toolbox tính toán mực nước triều cho biên dưới của mô hình MIKE 11, cuối cùng sử dụng mô hình MIKE 11 để diễn toán dòng chảy trong sông và dự báo mực nước tại trạm thuỷ văn Giang Sơn và Trà Khúc. - Đề tài cấp Bộ, năm 2011 “Xây dựng công nghệ tính toán dự báo lũ lớn hệ thống sông Hồng – Thái Bình” do PGS. Đã xây dựng công nghệ hoàn chỉnh cho tính toán dự báo lũ tác nghiệp cho toàn hệ thống sông Hồng - Thái Bình trong đó mô hình MIKE 11 được nghiên cứu áp dụng để tính toán dự báo lũ lớn cho hệ thống sông Hồng-Thái Bình với 25 sông chính và chia thành 52 nhánh sông bao gồm 792 mặt cắt. - Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE từng bước hoàn thiện công nghệ dự báo lũ sông Hồng – Thái Bình [5] của Đặng Thị Lan Phương, đã giải quyết được những vấn đề tồn tại trước đây trong công tác dự báo lũ sông Hồng – Thái Bình như dòng chảy khu giữa tính toán có độ chính xác chưa cao, mang tính chưa được cập nhật thêm các hồ thủy điện mới xây, dữ liệu mặt cắt sông từ các hồ chứa ngược lên thượng lưu không có.
Ngoài ra nghiên cứu đã hiệu chỉnh và kiểm định tham số mô hình thuỷ văn, thuỷ lực bằng phương pháp dò tìm tham số theo hai trường hợp là không phân cấp và phân cấp mực nước, đồng thời nghiên cứu đã kết nối mô hình thủy lực trong sông và mô hình truyền triều. Từ đó tiến hành dự báo thử nghiệm cho mùa lũ năm 2012 tại các vị trí dự báo hàng năm, kết quả cho thấy mức đảm bảo dự báo đều đạt trên 80%. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Như vậy, việc sử dụng mô hình MIKE11 để dự báo lũ tuy có một số khó khăn và hạn chế nhất định nhưng đã được ứng dụng khá rộng rãi, linh hoạt, có độ chính xác chấp nhận được khi kết hợp với việc dự báo mưa có chất lượng tốt, vì thế có thể được sử dụng cho việc xây dựng các phương án dự báo ở các hệ thống sông có mạng lưới phức tạp. Giới thiệu về dự báo lũ tại Đài KTTV tỉnh Hà Nam, Đài KTTV tỉnh Ninh Bình.
Chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn và cơ cấu tổ chức Tại Quyết định số 246/QĐ-TCKTTV ngày 22/5/2018 của Tổng cục KTTV Quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn và cơ cấu tổ chức của Đài KTTV tỉnh Hà Nam và Quyết định số 241/QĐ-TCKTTV ngày 22/5/2018 của Tổng cục KTTV Quy định chức năng nhiệm vụ, quyền hạn và cơ cấu tổ chức của Đài KTTV tỉnh Ninh Bình. Theo đó, Đài KTTV tỉnh Hà Nam, Đài KTTV tỉnh Ninh Bình là đơn vị trực thuộc Đài KTTV khu vực đồng bằng Bắc Bộ, Tổng cục KTTV thực hiện chức năng quan trắc, điều tra, khảo sát KTTV, môi trường và quan trắc định vị sét; dự báo, cảnh báo KTTV thông tin dữ liệu KTTV trong phạm vi tỉnh, thực hiện các hoạt động KTTV theo quy định của pháp luật. Về nhiệm vụ: Trong rất nhiều các nhiệm vụ được Tổng cục KTTV giao cho Đài KTTV tỉnh Hà Nam và Đài KTTV tỉnh Ninh Bình thì một trong những nhiệm vụ quan trọng đó là công tác dự báo, cảnh báo KTTV. Theo phân cấp trách nhiệm ban hành bản tin dự báo, cảnh báo hiện tượng KTTV nguy hiểm tại quyết định số 392/QĐ-KTTVQG ngày 28/9/2017 của Trung tâm KTTV quốc gia (nay là Tổng cục KTTV) Quy định về phân cấp trách nhiệm ban hành bản tin dự báo, cảnh báo hiện tượng KTTV nguy hiểm đối với các đơn vị trong hệ thống dự báo, cảnh báo KTTV quốc gia thuộc phạm vi quản lý của Trung tâm KTTV quốc gia.
Đài KTTV tỉnh Hà Nam có trách nhiệm dự báo lũ trên sông Đáy tại trạm thủy văn Phủ Lý, sông Hồng tại trạm Hưng Yên. Đài KTTV tỉnh Ninh Bình có trách nhiệm dự báo lũ trên sông Hoàng Long tại trạm Bến Đế, Gián Khẩu; trên sông Đáy tại trạm Ninh Bình, Như Tân. Theo Quy định số 46/2014/QĐ-TTg ngày 15/8/2014 của Thủ tướng Chính phủ Quy định về dự báo, cảnh báo và truyền tin thiên tai; các sông do các Đài KTTV khu vực và các Đài KTTV tỉnh thông báo 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com lũ, đối với sông Hoàng Long dự báo tại trạm Bến Đế, sông Đáy dự báo tại trạm Ninh Bình. Như vậy theo phân cấp trách nhiệm ban hành bản tin dự báo, cảnh báo hiện tượng KTTV nguy hiểm, vị trí dự báo lũ trên sông Hoàng Long tại Gián Khẩu, trên sông Đáy tại Như Tân là hoàn toàn mới đối với Đài KTTV tỉnh Ninh Bình.
Hiện trạng công tác dự báo tại Đài KTTV tỉnh Hà Nam, Đài KTTV tỉnh Ninh Bình.