Xây dựng mô hình dự báo chính xác lũ

Đề tài nghiên cứu khoa học “Nghiên cứu phương pháp dự báo biên triều cho các cửa sông, lấy thí điểm sông Hồng - Thái Bình”. Ảnh: MH

Công tác phòng chống và giảm nhẹ thiên tai luôn được coi là quan trọng, yêu cầu về các biện pháp giảm nhẹ đối với mọi loại nguy cơ thiên tai ngày càng tăng. Các tiến bộ về khoa học kỹ thuật và sự hợp tác quốc tế trên lĩnh vực thiên tai được đẩy mạnh, năng lực quản lý và điều hành của bộ máy Nhà nước đối với công tác phòng, chống và giảm nhẹ thiên tai cần phải trở nên chuyên nghiệp và phản ứng kịp thời hơn.

Xuất phát từ những yêu cầu trên, Chính phủ Việt Nam đã ban hành "Chiến lược Quốc gia về phòng, chống và giảm nhẹ thiên tai đến năm 2020" với các hành động cụ thể bởi sự kết hợp hài hòa giữa các giải pháp phi công trình và giải pháp công trình làm cơ sở cho việc chỉ đạo và thống nhất hành động một cách nhất quán và mạnh mẽ ở tất cả các cấp và cộng đồng. Trong Chiến lược Quốc gia đã nêu rõ: Mục tiêu cụ thể là: “Nâng cao năng lực dự báo bão, lũ, hạn hán, xâm nhập mặn, báo tin động đất, cảnh báo sóng thần và các hiện tượng khí tượng, thuỷ văn nguy hiểm”. Trong kế hoạch hành động đến năm 2020, Chiến lược Quốc gia đã đề xuất Chương trình: “Nâng cao năng lực dự báo, cảnh báo, trong đó, đối với sông Hồng - Thái Bình, cần phải “Tăng cường năng lực dự báo, cảnh báo lũ cho Đồng bằng sông Hồng”.

Trong các nghiên cứu trước đây, biên mực nước phía dưới hoặc sử dụng hằng số điều hòa tại chính các trạm thủy văn ở cửa sông để dự báo mực nước, hoặc được tính từ phương trình tương quan giữa mực nước tại các trạm thủy văn với mực nước tại trạm hải văn cơ bản. Các phương pháp này chứa đựng nhiều sai số, đặc biệt trong các thời kỳ mà ảnh hưởng của triều là nhỏ như trong thời kỳ mùa lũ hoặc có nhiều nhiễu động mực nước do các yếu tố phi tuần hoàn như gió mùa, bão, áp suất… Đối với phương pháp sử dụng các mô hình 2 - 3 chiều để mô phỏng, dự báo mực nước, các nghiên cứu theo hướng này cũng rất đa dạng. Tuy vậy, các nghiên cứu này chủ yếu để dự báo mực nước ven biển do bước lưới tính toán là thô, tại khu vực cửa sông, nơi địa hình phức tạp và đương bờ chia cắt mạnh, không dự báo được. Do vậy, việc xây dựng một bộ công cụ hoàn chỉnh có thể dự báo mực nước tại các cửa sông, đặc biệt, tại các cửa sông thuộc hệ thống sông Hồng - Thái Bình một cách nhanh chóng, thuận tiện và có thể dự báo tốt trong cả trường hợp các dao động mực nước tuần hoàn và phi tuần hoàn là rất cần thiết, góp phần làm nâng cao năng lực dự báo khí tượng thủy văn nói riêng và phục vụ nền kinh tế, an ninh quốc phòng nói chung.

Để giải quyết các mục tiêu mà Chính phủ đặt ra cho hoạt động nâng cao chất lượng dự báo lũ, các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu, chọn lọc các phương pháp dự án trên nguyên tắc vừa kế thừa vừa phân tích những mặt mạnh và yếu của các phương pháp cũ; đồng thời tiến hành  tính toán, nghiên cứu chế độ và các đặc trưng khí tượng, thủy văn, hải văn. Các số liệu khí tượng, thủy văn sau khi được thu thập sẽ được phân tích, xử lý, tính toán để có được các dạng dữ liệu phù hợp cho đầu vào của các mô hình toán.

Hiện, phương pháp mô hình toán đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, trong đó, có lĩnh vực quản lý TN&MT. Đây là phương pháp hiện đại, phát triển mạnh trong mấy chục năm trở lại đây ở nước ta, cũng như trên thế giới. Nội dung của phương pháp là xây dựng hoặc ứng dụng các mô hình toán học để mô phỏng các quá trình động lực biển, các quá trình tương tác khí quyển - đại dương, các quá trình biến đổi của các trường khí tượng trên biển,... Việc áp dụng phương pháp này đòi hỏi kiến thức liên ngành của nhiều chuyên gia và phải qua nhiều bước như lựa chọn, xây dựng mô hình, hiệu chỉnh xác định thông số của mô hình và cuối cùng là ứng dụng mô hình để đánh giá, dự báo. Các mô hình toán ngày càng chứng tỏ là một công cụ mạnh và đắc lực bởi khả năng cho kết quả tính toán nhanh, giá thành rẻ, phạm vi ứng dụng rộng, dễ dàng thay đổi các kịch bản bài toán, nhất là trong việc tính toán, mô phỏng các hệ thống lớn. Phương pháp này kết hợp với GIS và Viễn thám sẽ có kết quả khá chính xác về lượng lũ và nguy cơ lũ đổ về hạ du.

Sau 2 năm nghiên cứu, Đề tài đã hoàn thiện Bộ số liệu của về khí tượng, hải văn tại các trạm hải văn tại khu vực nghiên cứu, bộ số liệu về mực nước tại các trạm khảo sát bổ sung trong 7 ngày. Bộ thông số mô hình dự báo mực nước triều cho các vùng cửa sông. Mô hình xây dựng cho khu vực nghiên cứu đã được điều chỉnh phù hợp với mục đích dự báo thủy triều cho các cửa sông. Bộ hằng số điều hòa tại các cửa sông thuộc hệ thống sông Hồng - Thái Bình. Đề xuất và ứng dụng thành công Bộ mô hình số trị với mô hình MM5 dự báo và tính toán trường khí tượng và Bộ mô hình MIKE do Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI phát triển) tính toán thủy động lực cho kết quả hiệu chỉnh và kiểm nghiệm có độ tin cậy cao. Các kết quả dự báo từ mô hình và từ phân tích điều hòa cho thấy sự tương đồng cao giữa thực tiễn và kết quả đo được từ mô hình toán học. Kết quả của Đề tài đã góp phần bổ sung thêm nguồn dữ liệu, số liệu và phương pháp dự báo hiện đại, khách quan và sẽ góp phần dự báo chính xác hơn mực nước triều, trong đó, có phục vụ cho dự báo nghiệp vụ lũ trên hệ thống sông Hồng - Thái Bình. Việc áp dụng nghiên cứu này sẽ giúp tăng độ chính xác của kết quả dự báo, kéo dài hơn thời gian dự báo trong một số trường hợp và giúp quá trình tác nghiệp được nhanh chóng hơn. Dự báo tốt các hiện tượng thời tiết nguy hiểm, trong đó, có mực nước triều, đặc biệt trong những thời kỳ có bão, gió mùa sẽ góp phần hạn chế những thiệt hại do bão, nước dâng do bão gây ra, phục vụ cho công tác phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai ở nước ta.

Minh Thư