Thư mục

Hỗ trợ kỹ thuật

  • (Hotline:
    - (04) 66 745 632
    - 0982 124 899
    Email: hotro@violet.vn
    )

Thống kê

  • lượt truy cập   (chi tiết)
    trong hôm nay
  • lượt xem
    trong hôm nay
  • thành viên
  • Chào mừng quý vị đến với Thư viện Bài giảng điện tử.

    Quý vị chưa đăng nhập hoặc chưa đăng ký làm thành viên, vì vậy chưa thể tải được các tư liệu của Thư viện về máy tính của mình.
    Nếu đã đăng ký rồi, quý vị có thể đăng nhập ở ngay ô bên phải.

    Dự báo thủy văn

    (Tài liệu chưa được thẩm định)
    Nguồn: Bùi Đức Long - DBTW
    Người gửi: Hai Phong
    Ngày gửi: 16h:03' 12-10-2012
    Dung lượng: 16.7 MB
    Số lượt tải: 43
    Số lượt thích: 0 người
    TRUNG TÂM DỰ BÁO KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN TRUNG ƯƠNG
    Bùi Đức Long-


    BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC KỸ NĂNG VÀ CHUYÊN MÔN NGHIỆP VỤ DỰ BÁO THỦY VĂN
    NỘI DUNG
    1. TỔNG QUAN VÀ NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ DỰ BÁO THỦY VĂN
    2. PHƯƠNG PHÁP VÀ KỸ NĂNG DỰ BÁO THỦY VĂN
    3. CÔNG TÁC ĐẢM BẢO DỮ LIỆU, SỐ LIỆU PHỤC VỤ DỰ BÁO THỦY VĂN
    4. TUYÊN TRUYỀN, PHỔ BIẾN CÁC KIẾN THỨC VỀ KTTV VÀ SỬ DỤNG CÁC SẢN PHẨM DỰ BÁO
    Chương I
    TỔNG QUAN VÀ NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ DỰ BÁO THỦY VĂN

    1.1. Tổng quan về thủy văn
    Việt Nam có 2360 sông suối có chiều dài mỗi sông trên 10 km.
    4000 hồ chứa nước lớn, nhỏ
    Mật độ sông suối phân bố không đều ở các vùng: Thông thường mật độ lưới sông từ 0.5-1.0 km/km2.
    Các hệ thống sông chính trên lãnh thổ Việt Nam, ở phía hạ lưu trước khi đổ ra biển đều thường là tiếp cận với những miền đất bằng phẳng, có độ dốc nhỏ cho nên việc tiêu thoát nước lũ rất kém, thường gây ngập lụt lụt nghiêm trọng.


    Vai trò của công tác dự báo trong phát triển kinh tế - xã hội
    Các dự báo thủy văn có ý nghĩa lớn trong điều tiết dòng chảy, khai thác nguồn nước cho phát điện, giao thông thủy, tưới (nhất là ở vùng khô hạn), cấp nước, quản lý nguồn nước, chất lượng nước.
    Dự báo thủy văn đặc biệt quan trọng trong đối phó với các hiện tượng nguy hiểm trên sông như lũ, lụt, hạn hán ,..
    Dự báo thủy văn cũng rất quan trọng đối với thiết kế và thi công, vận hành các công trình thủy lợi, các công trình thủy nói chung

    1.2. Những kiến thức và nội dung cơ bản trong nghiệp vụ dự báo thủy văn
    Lũ là hiện tượng nước sông dâng cao trong khoảng thơi gian nhất định, sau đó giảm
    Lụt là hiện tượng ngập nước do lũ gây ra. Nước lũ có thể tràn bờ, tràn đê, thậm chí vỡ đập, vỡ đê, gây ngập lụt vùng trũng ven sông và nhất là vùng đồng bằng hạ lưu
    Úng là ngập do nước mưa và thủy triều gây ra.
    - Do hệ thống đường giao thông đã cản trở việc tiêu thoát nước
    - Do hệ thống đê bao đã cản trở việc tiêu thoát nước mưa ra sông khi có mưa lớn trong nội đồng.
    - Do hệ thống thoát nước kém khi có mưa lớn trong thành phố.
    - Do triều cường và mưa lớn
    - Do vùng trũng không có hệ thống thoát nước mưa.
    Lũ quét thường xảy ra bất ngờ trên các sông suối miền núi vừa và nhỏ. Lũ lên nhanh, xuống nhanh, dòng chảy xiết, cuốn theo mọi vật cản trên đường đi. Lũ quét có nhiều bùn cát, đá, cây cối, nhà cửa và có sức tàn phá, vùi lấp lớn .
    13
    Các dạng lũ quét chính
    - Lũ quét sườn dốc: sinh ra trên sườn dốc 20-35% của các khu vực nhỏ. Lũ xảy ra do mưa to, có tốc độ lớn, thời gian ngắn (thường vào đêm và sáng), quét mọi thứ trên đường đi.
    14
    - Vỡ đập, đê, hồ chứa, …
    - Lũ nghẽn dòng: Do vỡ các đập ngăn dòng sông, suối tạm thời do cây cối, rác, bùn cát gây ra (Tự nhiên và con người).
    - Lũ bùn đá (lũ quét + trượt, sạt lở đất): mang theo nhiều bùn đá, có sức tàn phá khủng khiếp.
    15
    Trượt lở đất: Xảy ra ở các vùng đồi núi dốc, các tuyến đường giao thông miền núi, các hệ thống đê, bờ mỏ, các hố xây dựng công trình. Khối lượng từ vài chục đến vài triệu mét khối, tốc độ trượt vài cm/s đến 3m/s. Trên sườn đồi, núi có thể trượt xa 0,5-1km.
    16
    - Sạt lở đất: xảy ra chủ yếu dọc các sông suối miền núi, cũng xảy ra ở các bờ, bãi sông đồng bằng, các bờ biển bị sói mòn do mưa bão, dòng chảy lớn, triều cường, nước dâng do bão, vv.
    17
    - Sụt lở đất thường phát sinh dọc sông, các tuyến giao thông, các tuyến đê đập.

    Hạn hán là hiện tượng lượng mưa thiếu hụt nghiêm trọng kéo dài, làm giảm hàm lượng ẩm trong không khí và hàm lượng nước trong đất, làm suy kiệt dòng chảy sông suối, hạ thấp mực nước ao hồ, mực nước trong các tầng chứa nước dưới đất. Theo tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) hạn hán được phân ra 4 loại: Hạn khí tượng, hạn nông nghiệp, hạn thuỷ văn và hạn kinh tế xã hội.

    1.2.2. Phân cấp lũ
    Lũ nhỏ là lũ có mực nước đỉnh lũ thấp hơn đỉnh lũ trung bình nhiều năm.
    Lũ vừa là lũ có mực nước đỉnh lũ đạt mức đỉnh lũ trung bình nhiều năm.
    Lũ lớn là lũ có mực nước đỉnh lũ cao hơn mức đỉnh lũ trung bình nhiều năm.
    Lũ đặc biệt lớn là lũ có đỉnh cao hiếm thấy trong các thời kỳ quan trắc.
    Lũ lịch sử là lũ có đỉnh cao nhất trong các thời kỳ quan trắc và điều tra khảo sát.
    1.2.3. CẤP BÁO ĐỘNG LŨ

    Mức báo động lũ là mực nước lũ tại một vị trí (trạm thuỷ văn) nào đó gây nguy hiểm cho sản xuất và đời sống ở khu vực trong và ngoài sông.
    1.3. Khái niệm về dự báo thủy văn
    1.3.1. Các hạn dự báo thủy văn, dự báo lũ

    Dự báo thủy văn hạn cực ngắn là dự báo giá trị trong tương lai của yếu tố thủy văn hoặc của lũ, lụt sẽ xảy ra sau một thời khoảng dưới 6 giờ;

    Dự báo thủy văn hạn ngắn là dự báo giá trị trong tương lai của yếu tố thủy văn hoặc của lũ, lụt sẽ xảy ra sau một thời khoảng không quá 2 ngày kể từ khi phát báo;

    Dự báo thủy văn hạn vừa (dự báo mở rộng) - Là dự báo giá trị trong tương lai của yếu tố thủy văn hoặc của lũ, lụt sẽ xảy ra sau một thời khoảng từ 2 đến 10 ngày kể từ khi phát báo;

    Dự báo thủy văn hạn dài - Dự báo giá trị tương lai của yếu tố thủy văn hoặc của lũ, lụt có khả năng xảy ra sau một thời khoảng từ 1 tháng đến 1 năm: Dự báo tháng, mùa và năm;

    Dự báo thủy văn hạn siêu dài là dự báo giá trị trong tương lai của yếu tố thủy văn trước trên 1 năm: Dự báo biến đổi của nguồn nước trong tương lai 5, 10, 20 năm.
    1.3.1. Các hạn dự báo thủy văn, dự báo lũ (tiếp theo)
    Cảnh báo thủy văn - Là thông tin báo động khẩn cấp về một hiện tượng thủy văn, chẳng hạn như lũ, lụt, dự kiến sẽ xảy ra có thể gây nguy hiểm cho đời sống và sản xuất của nhân dân.

    Tin lũ là thông báo về tình hình lũ, lụt lớn đang và tiếp tục xảy ra trong khoảng thời gian gần với độ chính xác cao hơn dự báo lũ.

    Tin lũ khẩn cấp là thông báo về tình hình lũ, lụt đặc biệt lớn (lũ lên trên báo động 3) đang và tiếp tục xảy ra trong khoảng thời gian gần với độ chính xác cao hơn dự báo lũ.

    Thời gian dự kiến là khoảng thời gian tính từ thời điểm quan trắc cuối cùng yếu tố dùng để dự báo đến thời điểm xuất hiện yếu tố dự báo.

    Dự báo đúng là trị số dự báo được coi là đúng khi sai số dự báo (sai lệch giữa dự báo và thực tế) bằng hoặc nhỏ hơn sai số cho phép (được xác định bằng phương pháp thống kê số học: Scf = 0.674  )

    1.3.2. Các yếu tố cơ bản của dự báo thủy văn
    Quá trình lưu lượng hoặc mực nước trên sông, hồ; các đặc trưng mực nước, lưu lượng nước;
    Đỉnh lũ (mực nước và lưu lượng lớn nhất) và thời gian xảy ra; các đặc trưng khác của dòng chảy lũ;
    Diễn biến lũ và ngập lụt do lũ theo thời gian và không gian.
    Các cực trị về mực nước, lưu lượng nước (cực đại, cực tiểu) và trị số trung bình ở các tuyến chính trên sông và hồ trong các trận lũ, các thời kỳ khác nhau trong mùa lũ, mùa cạn…
    Tổng lượng dòng chảy trong một thời kỳ nào đó (trận lũ, 5, 10 ngày, tháng, mùa, năm,...);
    Nước dâng do bão ở duyên hải ven biển, vùng cửa sông; ...
    Các yếu tố về chất lượng nước như độ mặn, nhiệt độ, độ đục,...
    Chương II
    PHƯƠNG PHÁP VÀ KỸ NĂNG DỰ BÁO THỦY VĂN



    KỸ THUẬT CHUNG TÍNH TOÁN DỰ BÁO THỦY VĂN HẠN NGẮN
    2.1. Các phương pháp dự báo truyền thống
    2.1.1. Phương pháp lưu lượng, mực nước tương ứng
    Phương pháp đơn giản nhưng rất thông dụng trong dự báo lũ(dự trên hệ phương trình Saint Vernant).
    Qd(t+) = (1+a) Qtr(t) hay Qd(t) = (1+ai) Qtr(t-ti)
    Hd(t+) = bHtr(t) + g(Xkg) + H
    Phương pháp đồ giải:
    Lũ lên: Qd(t+) = f(Qtr, Qd, Xkg), hay Hd,l,t+tl = f(Htr,l,t, Xkg)
    Lũ xuống: Qd,x,t+tx = f(Qtr,x,t, Qd,t) hay Hd,x,t+tx = f(Htr,x,t, Hd,t)
    Lũ lên
    Lũ xuống
    Độ chính xác dự báo theo phương pháp Q, H tương ứng
    Độ chính xác dự báo theo phương pháp này phụ thuộc vào các yếu tố chính sau:
    Độ chính xác đo Q, H của tuyến trên và tuyến dưới.
    Độ chính xác và độ ổn định của thời gian truyền lũ  .
    Mức độ hợp lý của giả thiết: Lượng gia nhập khu giữa bằng nhau và không đổi trên các sông nhánh.
    Độ bẹt sóng lũ.

    2.1.2- Phương pháp hồi qui bội.
    Phương trình có dạng:
    n
    Yi = a0 +  ai Xi
    i=1
    Phương pháp này được xây dựng trên cơ sở của phương hồi quy bội kết hợp với thuật toán lọc từng bước.
    Được ứng dụng rộng rãi trong tính toán, dự báo khí tượng thuỷ văn.
    Ưu điểm của phương pháp này là đơn gian, dễ sử dụng và cho kết quả đáp ứng được yêu cầu.
    Quá trình tuyển lọc các nhân tố được kiểm định qua các chỉ tiêu Fisher (F) và Student (t).
    Các phương trình hồi quy được đánh giá bằng các đặc trưng thống kê: Chỉ tiêu chất lượng S/, độ lệch chuẩn  và mức đảm bảo P% ứng với các sai số cho phép được sử dụng trong nghiệp vụ.
    Các tham số aj có thể xác định bằng phương pháp bình phương tối thiểu, làm cực tiểu hàm mục tiêu S(b).

    2.1.3. Phương pháp lượng trữ.
    Tổng lượng nước chứa trong hệ thống sông, hồ,... trên lưu vực nói chung, miêu tả bức tranh về lượng trữ nước hiện tại của lưu vực.
    Lượng trữ nước và quán tính của quá trình dòng chảy trên lưu vực có quan hệ chặt chẽ với nhau và do đó có thể sử dụng tính chất này để dự báo dòng chảy lũ tại mặt cắt cửa ra của lưu vực sông.
    Trong dự báo thường sử dụng:
    Phương pháp đường lượng trữ kinh nghiệm bằng cách tính thử dần:
    (W2/Dt) = (W1/Dt) + 0.5 (Qtr,t+Qtr,t) - 0.5 (Qd,t+Qd,t)

    Phương pháp chỉ số lượng trữ, dưới dạng giải tích hoặc biểu đồ:
    I = (2W2/Dt)+Qd2 = (2W1/Dt)+Qtr1+Qtr2 - Qd1
    2.1.4. Phương pháp chỉ số độ ẩm
    Chỉ số ẩm kỳ trước (API, Pa) được sử dụng trong nhiều kỹ thuật dự báo nghiệp vụ.
    Đánh giá tác động của mưa thời kỳ tiền dự báo đến giá trị dự báo, trên thực tế có thể hiểu đó là chỉ số độ ẩm của bề mặt lưu vực.
    Phương pháp chỉ số độ ẩm của đất được sử dụng vào dự báo thủy văn ở hai cách chính:
    - Cách thứ nhất, mô phỏng liên tục quá trình ẩm trong quá trình dòng chảy (mô hình API).
    - Cách thứ hai, tính chỉ tiêu tổng hợp ẩm và sử dụng như một tham số trong quan hệ, mô hình dự báo: Chỉ tiêu lượng ẩm kỳ trước trong phương pháp tương quan mưa dòng chảy:
    Ym = f(X, Pa, T)
    2.1.5. Dự báo đỉnh lũ
    Nhiều phương pháp đã và đang được sử dụng để cảnh báo đỉnh lũ trên hệ thống sông như:

    Phương pháp tương tự dựa trên sự phân biệt hình thế thời tiết tương tự-nguyên nhân gây lũ để phân tích, cảnh báo lũ. .

    Phương pháp cảnh báo mực nước đỉnh lũ tại các vị trí dự báo khi có lũ lớn. Phương pháp này dựa trên việc xây dựng các quan hệ giữa tổng lượng mưa lưu vực với đỉnh lũ hoặc biên độ lũ tại vị trí cảnh báo, có xét đến các nhân tố ảnh hưởng như thời gian mưa, cường độ mưa, mực nước chân lũ, tổng lượng lũ tuyến trên, lượng gia nhập khu giữa. Nhược điểm của phương pháp là thời gian dự kiến ngắn, thường chỉ 6 đến 24 giờ.
    - Hmaxd(tmaxtr+) = f(Hmaxtr, Xlv, Hc, Tr)
    - Hmax = f(Xlv, Tx, Hc)

    2.2. Các mô hình dự báo thủy văn
    Các mô hình thủy văn sử dụng vào tính toán, dự báo lũ có thể được phân ra làm 3 loại sau:
    Mô hình ngẫu nhiên;
    Mô hình tất định;
    Mô hình tất định - ngẫu nhiên.
    2.2.1. Mô hình ngẫu nhiên
    Dòng chảy - quá trình ngẫu nhiên ;
    Các mô hình ngẫu nhiên (các phương pháp phân tích chuỗi) thường được sử dụng để mô tả dao động dòng chảy tháng, mùa, năm và nhiều năm của các lưu vực vừa và lớn, ít sử dụng trong dự báo hạn ngắn.
    2.2.2. Mô hình tất định
    Quá trình hình thành dòng chảy - xác định hoặc nhận thức được qua đánh giá, phân tích bản chất vật lý của hiện tượng;
    Mô hình tất định là mô hình mô phỏng quá trình hình thành dòng chảy, trong đó chủ yếu là dòng chảy lũ, trên lưu vực;
    Mô hình tất định được ứng dụng vào nhận định, nhận dạng lũ, tính toán, dự báo dòng chảy lũ hạn ngắn và hạn vừa.
    2.2.3. Mô hình tất định - ngẫu nhiên
    Trong những năm gần đây, ngày càng phát triển dạng mô hình dựa trên việc tổ hợp 2 dạng mô hình nêu trên để mô phỏng quá trình lũ trên lưu vực sông, tạo ra dạng mô hình gọi là tất định - ngẫu nhiên.
    Các thành phần nhập lượng và nhân tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành dòng chảy như phân bố mưa, độ ẩm của đất, bốc thoát hơi nước,... theo không gian và thời gian lại được xem như các quá trình ngẫu nhiên và chúng được mô phỏng bằng các phương pháp, thuật toán của toán thống kê, xác suất,...
    Mô hình ngẫu nhiên được sử dụng để phân tích, hiệu chỉnh sai số dự báo (mô hình AR(p)).
    a. Mô hình tất định phân phối
    Mô hình mô phỏng quá trình hình thành dòng chảy bằng những phương trình vi phân đạo hàm riêng chứa các hệ số thay đổi theo không gian và thời gian.
    Các đặc trưng địa hình, thuỷ địa mạo lưu vực đóng vai trò các thông số của phương trình, quá trình mưa là điều kiện biên, trạng thái ban đầu của lưu vực là các điều kiện ban đầu, đều được mô phỏng bằng những phương trình vi phân với các hệ số thay đổi theo không gian.
    Mô hình thông số phân phối đòi hỏi đo đạc chi tiết về địa hình, địa mạo, sử dụng đất lưu vực, mưa, dòng chảy,... theo không gian (dưới dạng DEM) để xác định các thông số khi giải hệ phương trình mô phỏng quá trình dòng chảy.
    Hiện có một số mô hình kiểu này đang được nghiên cứu tính toán dự báo lũ hạn ngắn như mô hình MARINE (Pháp), TOPMODEL (Anh), mô hình USDAHL, mô hình WETSPA (Bỉ)...
    a. Mô hình tất định phân phối
    Mô hình mô phỏng quá trình hình thành dòng chảy bằng những phương trình vi phân đạo hàm riêng chứa các hệ số thay đổi theo không gian và thời gian.
    Các đặc trưng địa hình, thuỷ địa mạo lưu vực đóng vai trò các thông số của phương trình, quá trình mưa là điều kiện biên, trạng thái ban đầu của lưu vực là các điều kiện ban đầu, đều được mô phỏng bằng những phương trình vi phân với các hệ số thay đổi theo không gian.
    Mô hình thông số phân phối đòi hỏi đo đạc chi tiết về địa hình, địa mạo, sử dụng đất lưu vực, mưa, dòng chảy,... theo không gian (dưới dạng DEM) để xác định các thông số khi giải hệ phương trình mô phỏng quá trình dòng chảy.
    Hiện có một số mô hình kiểu này đang được nghiên cứu tính toán dự báo lũ hạn ngắn như mô hình MARINE (Pháp), TOPMODEL (Anh), mô hình USDAHL, mô hình WETSPA (Bỉ)...
    1. Mô hình MARINE
    Mô hình Marine - dựa trên phương trình Saint-Vernant, tính toán dự báo quá trình lưu lượng tại các tuyến hạ lưu.
    Mô hình MARINE đòi hỏi phải có số liệu địa hình, thổ nhưỡng, lớp phủ, mạng lưới trạm KTTV đủ dày, đặc biệt phải dự báo được mưa với độ phân giải cao.
    Lưu vực được chia theo lưới ô vuông. Phương trình liên tục được sử dụng để tính giá trị mực nuớc trong mỗi ô.
    Tốc độ dòng chảy mặt trên lưu vực được xác định bằng phương trình sóng khuyếch tán (bỏ thành phần gia tốc địa phương và gia tốc đối lưu chỉ giữ lại thành phần áp lực, trọng lực, ma sát trong phương trình Saint-Venant).
    Hệ số thấm là hàm số phụ thuộc vào mực nước trong từng ô.
    Dòng chảy trong sông được xác định bằng hệ phương trình Saint-Vernant đầy đủ với các hàm Q gia nhập khu giữa được xác định từ các lưu vực liền kề.

    Bản đồ Dem địa hình
    Bản đồ thảm phủ
    Q ra
    Mô hình tham số phân bố MARINE (Pháp) kết hợp với DEM và GIS, tính toán dòng chảy từ mưa trên lưu vực sông Đà đến hồ Hòa Bình.
    Bản đồ sử dụng đất
    2. Mô hình WETSPA
    WETSPA là mô hình có thông số phân bố, toàn bộ lưu vực nghiên cứu được chia thành các ô lưới vuông có kích cỡ bằng nhau.
    Mỗi ô lưới có thông số riêng, nhận một giá trị mưa và dòng chảy được hình thành trên từng ô lưới đồng nhất.
    Các ô lưới lại với nhau theo hướng chảy tạo mạng sông và tính toán dòng chảy tại cửa ra của các lưu vực.
    Sơ đồ cấu trúc mô hình Wetspa ở mức độ ô lưới.
    Food forecasting in Vu Gia – Thu Bon river system
    using Wetspa and HECRAS model
    44
    a. Mô hình tất định tập trung
    Mô hình mô phỏng quá trình hình thành dòng chảy bằng những phương trình vi phân đạo hàm riêng hệ số không đổi theo không gian

    Các đặc trưng địa hình, địa mạo lưu vực,... đóng vai trò các thông số của phương trình và được xem là thông số trung bình cho toàn lưu vực, có thể xem như gắn với một điểm là trọng tâm của lưu vực

    Các mô hình tất định, mô hình thông số tập trung là mô hình có ít thông số nhất, dễ sử dụng và được ứng dụng rộng rãi nhất

    Hiện nay mô hình này được sử dụng rộng rãi và rất hiệu quả trong tính toán và dự báo dòng chảy lũ trên các hệ thống sông ở Việt Nam
    Mô hình thông số tập trung thường được chia làm hai loại: Mô hình "hộp đen" và mô hình "quan niệm".
    1. Mô hình hộp đen
    “Hộp đen” - không biết về cấu trúc, về mối quan hệ giữa các nhân tố tác động và về các thông số của nó.

    Hệ thống kiểu này thường chỉ có số liệu đo đạc ở các đầu vào (lượng vào) và đầu ra (lượng ra) của hệ

    Hệ thống thuỷ văn có thể xem là hệ thống tuyến tính, chúng thoả mãn nguyên lý "cộng dồn"

    Mô hình loại này có thể là các phương pháp: Đường đơn vị, mô hình diễn toán lũ trên đoạn sông kiểu Kalinin-Miliukov, Mạng thân kinh nhân tạo (ANN), Phương pháp hồi quy...
    1. Mô hình quan niệm
    Mô hình quan niệm là loại mô hình mô tả quá trình hình thành dòng chảy bằng phương pháp toán học dựa trên những hiểu biết, những kiến thức của con người về các quá trình đó.

    Mô hình quan niệm được sử dụng rộng rãi trong việc mô tả quá trình hình thành dòng chảy từ mưa với hàng loạt các quá trình thành phần: Mưa, bốc hơi, điền trũng, giữ nước ở thảm thực vật, xói mòn đất, thấm, tạo nước chảy trên mặt đất, nước chảy trong tầng thổ nhưỡng, nước chảy trong các tầng ngầm,..., cuối cùng là tập trung nước vào mạng lưới sông, vận chuyển của sóng lũ trong sông,...

    Hiện nay, trong tính toán và dự báo lũ, có một số mô hình quan niệm rất tiên tiến như mô hình SSARR (Mỹ), TANK (Nhật), bộ mô hình MIKE (Đan Mạch), STANFORD (Mỹ), SACRAMENTO (Mỹ),
    Mô hình SSARR
    Mô hình SSARR mô phỏng chu trình nước trên lưu vực: Từ lượng mưa - thành nước mặt, sát mặt và ngầm - được diễn toán theo hệ thống sông ngòi trên lưu vực - dòng chảy tại tuyến đo nào đó trên sông.
    Đặc điểm quan trọng của mô hình SSARR là xây dựng một sơ đồ hình thế cho hệ thống sông, bao gồm: Các lưu vực bộ phận sinh dòng chảy với điều kiện thuỷ văn tương đối đồng nhất; các đoạn sông diễn toán lũ; các hồ chứa; các đoạn sông xử lý nước vật; các điểm nối và tổng hợp dòng chảy
    Kết qủa tính toán, dự báo lũ phụ thuộc vào việc xác định các thông số và các quan hệ với ý nghĩa vật lý rõ ràng, lại mang tính chỉ số, chỉ tiêu được xác định khá mềm dẻo
    Mô hình SSARR có nhược điểm cơ bản là sử dụng nhiều quan hệ dưới dạng bảng làm cho việc điều chỉnh mô hình gặp nhiều khó khăn và khó tối ưu hoá
    Mô hình SH2
    Sử dụng phương pháp dạng mô hình SSARR và cập nhật sai số tức thời dự báo quá trìnḥ lũ hạ du sông Hồng trước 48h
    MÔ HÌNH SSARR DỰ BÁO LŨ CÁC SÔNG Ở TỈNH QUẢNG NGÃI
    SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN DỰ BÁO LŨ CÁC SÔNG Ở QUẢNG NGÃI
    Đường quá trình dòng chảy lũ sông Trà khúc tại Trà Khúc (thực đo và dự báo năm 2005)
    Mô hình TANK
    Lưu vực được mô phỏng bằng chuỗi các bể chứa xếp theo tầng và cột phù hợp với hình dạng lưu vực, cấu trúc thổ nhưỡng, địa chất,... để tổng hợp các thành phần dòng chảy mặt, sát mặt và dòng chảy ngầm.
    Mưa trên lưu vực được xem như lượng vào của bể chứa trên cùng. Mỗi bể chứa đều có một cửa ra ở đáy.
    Lượng nước chảy ra khỏi bể chứa phía trên qua cửa đáy vào bể chứa tầng dưới, trừ bể chứa tầng cuối nơi lượng nước chảy xuống được xem là tổn thất của hệ thống.
    Mô hình đơn giản nhất là kiểu cột bể (TANK) đơn (4 bể trên một cột).
    Mô hình TANK kép gồm một số cột bể mô phỏng quá trình hình thành dòng chảy trên lưu vực, và các bể mô tả quá trình truyền sóng lũ trong sông.
    Mô hình TANK đơn phù hợp hơn cho các lưu vực nhỏ có độ ẩm cao, kém phù hợp hơn cho các lưu vực lớn, khô hạn với nhiều loại công trình khác nhau trên sông, hoặc đòi hỏi có những xử lý về mặt cấu trúc.
    Mô hình TANK có nhiều thông số (36 thông số) lại thường không rõ ý nghĩa vật lý nên khó xác định trực tiếp.
    Việc thiết lập cấu trúc và thông số hóa mô hình chỉ có thể thực hiện được sau nhiều lần thử sai, đòi hỏi người sử dụng phải có kinh nghiệm và am hiểu về mô hình
    Sử dụng mô hình TANK dự báo lũ các sông Cầu, Thương
    và Lục Nam với thời gian dự kiến từ 6 đến 24 giờ.
    Phần mềm dự báo mực nước và dòng chảy sông Lô đến hồ Tuyên Quang:
    Sử dụng mô hình Tank, phương pháp Muskingum – Cunge và cân bằng hồ.
    Mô hình NAM
    Dựa trên nguyên tắc mô phỏng quá trình hình thành dòng chảy bằng chuỗi các bể chứa xếp theo chiều thẳng đứng và các bể chứa tuyến tính (tương tự như TANK)
    Trong mô hình NAM, mỗi lưu vực được xem là một đơn vị xử lý, các thông số và các biến là các giá trị trung bình hoá đại diện cho toàn lưu vực
    Mô hình tính quá trình dòng chảy theo lượng ẩm trong các bể chứa có tương tác lẫn nhau.
    Mô hình được sử dụng để tính toán khôi phục dòng chảy từ mưa; tuy nhiên, chỉ thích hợp với lưu vực vừa và nhỏ khi tác dụng điều tiết của sườn dốc có thể được xét thông qua các bể chứa xếp theo chiều thẳng đứng
    Mô hình NAM có số lượng tham số vừa phải (16 thông số), dễ sử dụng hơn TANK.
    Sơ đồ mô phỏng của mô hình NAM
    MÔ HÌNH DỰ BÁO LŨ SÔNG CẢ (NAM, Muskingum+Cunge)
    Mô hình MIKE 11
    Mô hình Mike-11 là hệ thống các phần mềm tích hơp đáp ứng các nhu cầu khác nhau của người sử dụng.
    Mô hình Mike-11 là bao gồm các mô hình mưa rào - dòng chảy để lựa chọn sử dụng như NAM, đường đơn vị, SMAP, URBAN... với nhiều tiện ích thiết lập thông số của mô hình, gắn kết quả đầu ra với đầu vào của mô hình thuỷ lực.
    Mô hình vận hành, điều khiển các công trình, hồ chứa, kịch bản vỡ đập, lập bản đồ ngập lụt...;
    Mô đun dự báo, cập nhật sai số...
    Mô hình được đánh giá là có đầy đủ các phần mềm đáp ứng được nhiều bài toán khác nhau trong lĩnh vực thuỷ văn .
    Sơ đồ dự báo lũ hạ du sông Hồng – Thái Bình bằng MIKE 11
    Mô hình HydroGis
    Mô hình HydroGis gồm có các mô hình toán về thuỷ lực dòng không ổn định, về bảo toàn vật chất và các mô hình quản trị dữ liệu dạng GIS đặc dụng.
    Mô hình cho phép mô phỏng và dự báo các quá trình thuỷ lực liên quan đến lũ lụt, lan truyền chất trong sông rạch, kênh mương, các ô đồng trên toàn lưu vực chịu ảnh hưởng các yếu tố: địa hình, thuỷ triều, lượng gia nhập, mưa,…, tác động điều tiết của các công trình.
    Mô hình thuỷ lực HydroGis tính toán dự báo mặn và chất ô nhiễm vùng cửa sông, ven biển,...
    Mô hình HydroGIS có thể tin cậy được trong mô phỏng ngập lụt vùng hạ lưu.
    Cấu trúc của mô hình khá phức tạp, khó sử dụng, chưa có phần tự cập nhật và hiệu chỉnh sai số trong tính.
    Mô hình URBS – FEWS
    Mô hình URBS – FEWS là hệ thống quản lý mô hình dự báo lũ.
    (FEWs: Forecasting Platform) là một chương trình quản lý các mô hình tính toán dự báo bao gồm nhiều mô hình: Mô hình thủy văn URBS, Regression, iSIS, SSARR
    Mô hình URBS là mô hình thủy văn của Úc có kết hợp với bản đồ độ cao số (DEM) và được phân chia thành các lưu vực con bằng chương trình Catchment SIM.



    2.3. KỸ THUẬT CHUNG TÍNH TOÁN CẢNH BÁO LŨ QUÉT
    2.3. C?nh báo, dự báo lũ quét
    Lũ quét với đặc tính xuất hiện bất ngờ, thường vào ban đêm, tồn tại trong thời gian ngắn và sức tàn phá lớn lên việc ca?nh báo, dự báo rất khó. Hiện nay, TT Dự báo KTTVTW, ca?nh báo, dự báo lũ quét theo 2 quy tri`nh:
    a- Ca?nh báo, dự báo chung
    b- Ca?nh báo tự động
    2.3. C?nh báo, dự báo lũ quét
    Lũ quét với đặc tính xuất hiện bất ngờ, thường vào ban đêm, tồn tại trong thời gian ngắn và sức tàn phá lớn lên việc ca?nh báo, dự báo rất khó.
    C?nh bỏo lu quột cú th? th?c hi?n du?c khi ph?i h?p ?ng d?ng 3 gi?i phỏp khỏc nhau sau dõy:
    a- Cảnh báo, dự báo chung


    b- Cảnh báo tự động
    Cảnh báo lũ quét từ các hình thế thời tiết gây mưa lớn kết hợp̀ bản đồ nguy cơ xảy ra lũ quét
    a- Cảnh báo, dự báo lũ quét chung

    Việc cảnh báo, dự báo lũ quét được thực hiện hàng ngày cho các vùng có nguy cơ xảy ra lũ quét cao ở Việt Nam theo 3 bước sau:
    Phát hiện, dự báo phát triển của các hình thế thời tiết gây mưa lớn, kết hợp với điều kiện thuỷ văn, mặt đệm lưu vực cả tiềm năng xảy ra lũ quét cao.
    2. Cảnh báo khả năng xảy ra lũ quét cho khu vực hẹp theo lượng mưa dự báo.
    3 Cảnh báo từ mưa lớn, phân tích bản đồ lượng mưa thực đo (tổng hợp từ mạng lưới trạm điện báo mặt đất với lượng mưa tính được từ số liêu ảnh mây vệ tinh và rada thời tiết, ...).
    b- Cảnh báo tự động
    Xây dựng tháp báo lũ quét.
    Xây dựng trạm tự báo động theo cường độ và lượng mưa
    TT Dự báo KTTV TW
    F=455km2
    F=418km2
    UBND Tinh BCHPCLBSL
    Hệ thống C?nh báo, dự báo lũ quét
    Hệ thống cảnh báo lũ quét FFGS
    Sơ đồ hệ thống FFGS
    Cảnh báo
    Lũ quét
    Nhiệt độ
    không khí
    Potential ET
    Xác định vị trí lũ quét



    KỸ THUẬT CHUNG TÍNH TOÁN DỰ BÁO THỦY VĂN HẠN VỪA, HẠN DÀI
    2.4- Dự báo hạn vừa

    Dự báo hạn vừa với thời gian dự kiến trước 5 ngày vào mùa lũ và 10 ngày vào mùa cạn được thực hiện trên cơ sở của phương pháp phân tích thống kê.

    Cơ sở của phương pháp là phân tích dự báo 2 thành phần chính của dòng chảy tạo thành từ lượng trữ nước trong sông và từ lượng mưa trong thời gian dự báo.

    Các yếu tố dự báo là đặc trưng mực nước và lưu lượng.

    Các phương pháp đang được sử dụng chính là:
    - Phương pháp phân tích thống kê
    - Dự báo kéo dài (mở rộng)

    2.4.1. Phương pháp phân tích thống kê

    Phương pháp biểu đồ;

    Phương pháp hồi quy.

    Xây dựng phương án dự báo các đặc trưng dòng chảy (trung bình, lớn nhất và nhỏ nhất) trong thời kỳ 5 ngày từ lượng trữ nước trong sông và lượng mưa trong thời gian dự kiến.
    2.4.2. Dự báo kéo dài (mở rộng)

    Sử dụng kết quả của dự báo hạn ngắn trong 1-2 ngày đầu;
    Sử dụng phương pháp phân tích thống kê để dự báo 3 ngày tiếp theo;
    Sử dụng các mô hình: Mô hình tổng hợp dòng chảy và điều tiết hồ chứa SSARR, mô hình Stanford, mô hình TANK và NAM.
    Hạn chế của các mô hình, phụ thuộc nhiều vào dự báo lượng mưa trong thời gian dự kiến .
    2.4. Dự báo hạn vừa (5, 10 ngày)
    Sử dụng Dự báo mở rộng, TANK dự báo 5 ngày: Qmax Hoà Bình, Hmax Yên Bái, Tuyên Quang, Hà Nội, Đáp Cầu, P.L.Thương, Lục Nam và Phả Lại.
    2.5- Dự báo hạn dài
    Các phương pháp dự báo lũ hạn dài:
    2.5.1. Phương pháp hồi quy

    Xây dựng mối quan hệ của đỉnh lũ năm (kiệt năm) với:
    Chỉ tiêu hoạt động của mặt trời;
    Các dạng hoàn lưu khí quyển;
    Chỉ tiêu hoạt động của Dao động Nam bán cầu (SOI), về hiện tượng El-Nino, La Nina
    Các yếu tố khí hậu mặt đất hoặc trên cao


    2.5.2. Các phương pháp phân tích chuỗi thời gian

    Mô hình ARIMA;
    Phương pháp động lực thống kê của M. Aliôkhin (ĐLTK);
    Phương pháp phân tích chuỗi theo các hàm điều hoà.
    Hạn chế: - Chỉ sử dụng để dự báo dòng chảy năm các sông lớn với diện tích lưu vực lớn hơn 500.000km2;
    - Các sông có sự điều tiết tốt của hồ tự nhiên lớn.
    - Là phương án tham khảo trong nghiệp vụ.

    DỰ BÁO HẠN DÀI (tháng, năm)
    bằng mô hình ARIMA
    2.5.3. Các phương pháp nhận dạng-tương tự

    Phương pháp nhận dạng-tương tự (sử dụng 1 – nhiều nhân tố dự báo);
    Phương pháp thống kê xác suất;
    Phương pháp thống kê khách quan;
    Phương pháp diễn biến lịch sử của Dương Giám Sơ

    2.5. DỰ BÁO HẠN DÀI
    Dòng chảy tháng
    Dòng chảy mùa
    Dòng chảy năm
    Đỉnh lũ năm
    Dự báo phục vụ hồ chứa:
    - Hàng ngày
    Thời kỳ tích nước
    Thời kỳ ngăn dòng

    Chương III
    CÔNG TÁC ĐẢM BẢO DỮ LIỆU, SỐ LIỆU PHỤC VỤ DỰ BÁO THỦY VĂN

    3.1. Các vấn đề thông tin trong nghiệp vụ dự báo thủy văn
    3.1.1. Nhu cầu số liệu, dữ liệu KTTV phục vụ dự báo thủy văn:
    Các hình thế thời tiết nguy hiểm có thể gây mưa lớn, nắng nóng trên khu vực, lưu vực sông;
    Sự hình thành và phát triển, diễn biến của xoáy thuận nhiệt đới nói chung, của ATNĐ và bão nói riêng;
    Các ảnh vệ tinh khí tượng, radar thời tiết theo dõi xoáy thuận nhiệt đới, mưa;
    Tình hình mưa, khả năng và diễn biến mưa lớn mỗi khu vực, lưu vực và trong cả nước;
    Tình hình nắng nóng, khả năng và diễn biến nắng nóng mỗi khu vực và trong cả nước;
    Tin dự báo khí tượng hạn ngắn, hạn vừa, hạn dài
    Số liệu dòng chảy (mực nước, lưu lượng) và lũ quét và tình trạng ngập lũ, lụt, úng, hạn hán, mặn trên hệ thống sông, cửa sông và tại các công trình phòng lũ, hạn;
    Hiện trạng cũng như dự kiến điều hành công trình và các biện pháp phòng tránh.
    Thông tin về vận hành các hồ chứa trên các lưu vực sông.


    3.1.2. Chất lượng, chế độ cung cấp số liệu, dữ liệu KTTV:

    a/ Thông tin số liệu KTTV, dữ liệu
    Số liệu và tin KTTV phải kịp thời ;
    Số liệu và tin KTTV phải đầy đủ và có hệ thống;
    Số liệu KTTV phải được cung cấp theo những chế độ cần thiết và dễ dàng điều chỉnh chế độ theo yêu cầu để bảo đảm theo dõi, đánh giá được tình hình một cách đầy đủ, thường xuyên;
    Số liệu và tin KTTV phải có độ chính xác như quy định của Quy phạm;
    Các thông tin dự báo khí tượng, dự báo bão, ATNĐ với mức độ ảnh hưởng cụ thể theo khu vực ảnh hưởng, lưu vực và khu vực nhỏ trên lưu vực.

    b/ Thông tin dự báo TV
    Phải thực hiện dự báo thủy văn;
    Thông tin dự báo phải có mức đảm bảo đạt yêu cầu;
    Thời gian dự kiến của dự báo cần đủ dài.


    3.1.3. Hiện trạng phương tiện, khoa học công nghệ thu thập dữ liệu, số liệu phục vụ dự báo
    Hệ thống thu thập thông tin
    Hệ thống thông tin qua Internet
    Mạng lưới trạm KTTV trong nước:
    174 trạm KT
    815 trạm đo mưa
    248 trạm TV
    3 trạm thám không
    7 trạm bóng Pilot
    3.1.4. Đánh giá công tác quan trắc, thu thập số liệu phục vụ theo dõi, dự báo KTTV

    Mạng Radar
    thời tiết:

    Việt Trì
    Phủ Liễn
    Vinh
    4. Đông Hà
    5. Tam Kỳ
    6. Nha Trang
    7. Nhà Bè (TP. Hồ Chí Minh)
    Giao diện
    chương trình
    3.1.5. Công nghệ thu thập, lưu trữ, xử lý và cung cấp dữ liệu, số liệu KTTV
    3.2. Truyền phát các tin dự báo và cảnh báo lũ
    Các bản tin thủy văn hàng ngày;
    Các bản tin dự báo thủy văn hạn vừa;
    Các bản tin dự báo thủy văn hạn dài (gồm: Tháng, nhận định mùa cạn, mùa mưa, lũ);
    Các bản tin phục vụ theo yêu cầu;
    Ngòai các bản tin thường xuyên, trong các trường hợp có lũ, lũ lụt, phát các bản tin cảnh báo lũ, bản Tin lũ, bản Tin lũ khẩ cấp và bản tin phục vụ vận hành liên hồ chứa theo Quy chế báo ATNĐ, bão, lũ; Quy trình vận hành liên hồ chứa.
    Chương IV
    TUYÊN TRUYỀN, PHỔ BIẾN CÁC KIẾN THỨC VỀ KTTV VÀ SỬ DỤNG CÁC SẢN PHẨM DỰ BÁO

    4.1. Công tác tuyên truyền, phổ biến sử dụng các sản phẩm dự báo thủy văn
    Người sử dụng – Hiệu quả dự báo
    Phổ biến kiến thức để nâng cao nhận thức về vai trò, ý nghĩa và tác dụng của thông tin dự báo có ý nghĩa quyết định trong việc nâng cao hiệu quả của sản phẩm dự báo KTTV
    4.1. Công tác tuyên truyền, phổ biến sử dụng các sản phẩm dự báo thủy văn
    4.1.1. Phổ biến các kiến thức phổ thông về TV:
    Các điều kiện khí hậu và thủy văn khu vực, lưu vực sông;
    Các khái niệm cơ bản về thủy văn, lũ, lụt, lũ quét, hạn hán, v.v…
    Những tiêu chí phân loại về các hiện tượng TV nguy hiểm;
    Các khái niệm về báo động lũ và biện pháp phòng tránh lũ;
    Hướng dẫn sử dụng các thông tin về cảnh báo, dự báo lũ, lụt nhằm nâng cao ý thức cảnh giác, chủ động phòng tránh lũ, lụt trong cộng đồng.
    4.1.2. Phương pháp tuyên truyền bằng nhiều hình thức:

    Trên các phương tiện công cộng: Phát thanh, truyền hinh, báo chí ở trung ương và địa phương;
    Trên trang Website;
    Các ấn phẩm (Sách, cẩm nang, tờ rơi,...
    Diễn tập về phòng tránh thiên tai do bão, lũ gây ra;

    Xin chân thành cảm ơn !
     
    Gửi ý kiến
    print