SỬ DỤNG mô HÌNH MIKE11 dự báo lũ ĐỒNG BẰNG SÔNG cửu LONG và ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN

SỬ DỤNG MÔ HÌNH MIKE11 DỰ BÁO LŨ ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN Nguyễn Việt Hưng Đài Khí tượng Thủy văn Nam Bộ Diễn biến phức tạp của lũ lụt ở đồng bằng sông Cửu Lo

SỬ DỤNG MÔ HÌNH MIKE11 DỰ BÁO LŨ ĐỒNG BẰNG

SÔNG CỬU LONG VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Nguyễn Việt Hưng

Đài Khí tượng Thủy văn Nam Bộ

Diễn biến phức tạp của lũ lụt ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) đã gây ra rất nhiều hậu quả nghiêm trọng trong cuộc sống của nhân dân vùng lũ, ảnh hưởng tới các mục tiêu kinh tế - xã hội

Việc dự báo lũ lụt phục vụ cho công tác phòng chống tác hại của ngập lụt sinh ra, phục vụ phát triển kinh tế xã hội ở ĐBSCL hiện nay còn khá xa so với nhu cầu đòi hỏi cấp bách của thực tế Vì vậy, việc xây dụng một phương án dự báo lũ khả thi bao gồm kết hợp phương pháp phân tích thống kê và phương pháp mô hình thủy văn, thuỷ lực với chu trình khép kín và tự động là việc làm cấp thiết đối với công tác dự báo lũ ở ĐBSCL

1 Đặt vấn đề

Cho tới thời điểm trước khi được chuyển giao phầm mềm dự báo lũ tại vùng đồng bằng sông Cửu Long ( ĐBSCL) trong Dự án WB4, công tác dự báo thuỷ văn ở Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Nam Bộ (ĐKTTVNB) vẫn chủ yếu sử dụng những phương pháp phân tích thông kê truyền thống Các mô hình dự báo vẫn còn rời rạc theo từng lưu vực bộ phận Trong khi chúng ta cần một mô hình hiện đại cho phép dự báo lũ trên toàn hệ thống và có khả năng đồng thời tích hợp với dự báo mưa Chưa có những nghiên cứu tích hợp giữa dự báo mưa và dự báo lũ trên lưu vực sông, do vậy không thể kéo dài thời gian dự báo và nói chung không đạt được mức đảm bảo các yếu

tố dự báo kể cả dự báo ngắn hạn

Thời gian gần đây, nhất là kể từ khi được chuyển giao phầm mềm dự báo lũ của

dự án (MIKE), với nhiều lỗ lực của các dự báo viên ĐKTTVNB, một số những kết quả trong dự báo thủy văn ở ĐBSCL đã đạt được như sau:

- Đã xây dựng được công nghệ dự báo mưa trung hạn trên toàn lưu vực, và đang thử nghiệm một số mô hình của nước ngoài, kết quả đạt được khá cao

- Đã xây dựng công nghệ kết nối dự báo mưa với dự báo lũ cũng như kết nối giữa

dự báo lũ với điều hành hệ thống công trình phòng lũ cho hạ du

- Đã xây dựng xong phần mềm hỗ trợ dự báo thủy văn, số liệu đầu vào bao gồm số liệu dự báo mưa trên các lưu vực từ mô hình dự báo mưa tòan cầu, số liệu dự báo biên trên và biên dưới cho các mô hình số trị

Để giải quyết toàn diện các vấn đề nêu trên và đạt kết quả tốt, cần có thên thời gian và lực lượng dự báo viên đủ mạnh Dưới đây bài báo trình bày việc sử dụng nhưng công nghệ mô hình dự báo lũ ở ĐBSCL của dự án WB4, cũng như những công việc đã được thực hiện để ứng dụng mô hình này trong công các dự báo nghiệp vụ

2 Sử dụng mô hình MIKE11 dự báo lũ ĐBSCL

Mô hình lũ ĐBSCL bao gồm toàn bộ hệ thống sông kênh chính, ô tràn từ hạ lưu Kratie tới biển (xem Hình 1)

Biên trên, trên sông Mekong tại Kratie, sông Sài Gòn sau hồ Dầu Tiếng, sông Đồng Nai tại ngã ba sông Đồng Nai và sông Bé

Biên dưới bao gồm các cửa sông từ Hà Tiên tới của sông Thị Vải

Nhập lưu khu giữa tính từ mô hình mưa rào dòng chảy (NAM), dòng chảy được nhập vào ô ruộng, sông kênh ( xem Hình 2)

Hình 1: Mạng lưới thủy lực của mô hình

Hình 2: Phân vùng lưu vực trong mô hình NAM cho vùng ĐBSCL

Dùng mô hình khôi phục mùa lũ năm 2011 Trong bài toán khôi phục mùa lũ năm 2011 số liệu địa hình sông kênh, ô bao được cập nhật tới thời điểm hiện tại Thời gian mô phỏng 1/07/ -31/12/ 2011

Kết quả khôi phục năm 2011

Hình 3: Mực nước tính toán và thực đo trạm Tân Châu năm 2011

Hình 4: Mực nước tính toán và thực đo trạm Châu Đốc năm 2011

Hình 5: Mực nước tính toán và thực đo trạm Mỹ Thuận năm 2011

Hình 6: Mực nước tính toán và thực đo trạm Cần Thơ năm 2011

Kết quả chạy mô phỏng lại dòng chảy lũ năm 2011 cho kết quả mô phỏng tương đối tốt Với bộ thông số mô hình đã được tối ưu hóa thông qua việc chạy mô phỏng mùa lũ 2011, chúng tôi hoàn toàn có thể sử dụng chúng cho công tác dự báo lũ lụt tại ĐBSCL trong các mùa lũ tiếp theo

3 Những công việc đã thực hiện phục vụ chạy mô hình dự báo lũ ĐBSCL

Biên thượng nguồn là lưu lượng trung bình của các ngày trong năm, tùy theo diễn biến lũ năm trước và nhận định mùa lũ năm tới của thượng nguồn sông Đồng Nai ( Trị An, Dầu Tiếng, Vàm Cỏ Đông, Vàm Cỏ Tây) và sông Cửu Long ( Kratie, CPC1, CPC2) Việc xác định điều kiện biên là công việc khá quan trọng, ảnh hưởng của nó

tới kết quả dự báo của mô hình là tương đối lớn Sơ đồ biên thượng nguồn của mô hình được thể hiện ở Hình 1

Có 3 biên là Kratie, Trị An và Dầu Tiếng là quan trọng nhất Ảnh hưởng nhiều nhất tới kết quả dự báo của mô hình phải kể tới biên tại Kratie Mô hình NAM đã được

áp dụng dự báo lưu lượng về tới Kratie (Hình 8), với số liệu mưa đầu vào từ dự báo mưa của mô hình toàn cầu NOAA Từ kết quả dự báo mưa này, chúng tôi đã tiến hành xây dựng một phần mềm để xử lý số liệu mưa dự báo cho từng lưu vực nhỏ trên lưu vực sông Mekong ( 67 lưu vực) và các lưu vực nhỏ thuộc ĐBSCL (22 lưu vực, Hình 2, Hình 7 và Hình 8)

Đối với 2 biên Trị An và Dầu Tiếng sẽ tiến hành dự báo theo lượng xả từ các hồ chứa, lượng xả này nhìn chung khá ổng định, độ biến thiên nhỏ nên cũng

dễ dự báo

Hình 7: Phần mềm dự báo mưa trên lưu vực Mekong

Hình 8: Mô hình mưa rào dòng chảy NAM Mekong

Để dự báo biên hạ lưu cho mô hình dự báo lũ, mô hình Hydrogis đã được sử dụng Nhiều năm qua, chúng tôi đã sử dụng mô hình này để dự báo và lập bảng thủy triều tại các trạm ảnh hưởng triều khu vực Nam Bộ, kết quả dự báo này khá tốt

Trên cơ sở tận dụng tối đa các dữ liệu đã có, một bộ dữ liệu khí hậu về mực nước và gió trên các cửa sông vùng cửa sông các sông Nam Bộ đã được xây dựng dựa vào số liệu thực đo trạm cơ bản của các trạm gần cửa sông như: Vũng Tàu, Bến Trại, Vàm Kênh, An Thuận Bình Đại, Mỹ Thanh, Gành Hào, Ông Đốc, Xẻo Rô Các trạm

đo gió:trạm Bạch Hổ, Côn Đảo, Phú Quốc…

Các chuỗi dữ liệu mực nước giờ nhiều năm tại đây có đủ tiêu chuẩn để xác định

và làm trơn trị số bộ hằng số điều hoà cho mọi sóng triều, kể cả các sóng triều chu kỳ dài trên 1 năm và chu kỳ ngắn khoảng 3-4 giờ Có bộ số liệu hằng số điều hoà ổn định cho tất cả các cửa sông, việc dự báo thành phần dao động mực nước do thủy triều thuần túy gây ra hoàn toàn có thể thực hiện được

Hình 9: Các điểm biên hạ nguồn (biên dưới)

4 Những định hướng phát triển tiếp theo

Những công việc đã thực hiện được ở Đài KTTV Nam Bộ được trình bày ở trên chưa mang tính chất tự động hoàn toán mà chỉ là bán tự động, chưa khép kín Phần dự báo các biên đầu vào và chạy mô hình dự báo còn tách nhau Ngay cả trong mô hình NAM hiện nay cũng gồm 2 mạng NAM, NAM cho vùng thượng nguồn Mekong ( từ Kratie trở lên) và NAM cho ĐBSCL Số liệu dự báo mưa được đưa vào NAM bằng thủ công… Vì vậy, để giải quyết những tồn tại này cần có những nghiên cứu tiếp theo, tập trung chủ yếu vào các nội dung như sau:

- Sẽ kết hợp 2 mô hình NAM kể trên thành một

- Số liệu dự báo mưa sẽ được tự động đưa vào mô hình NAM bằng một phần mềm liên kết số liệu (tự xây dựng)

- Mô hình NAM sẽ được chạy tự động (theo thời gian cài sẵn) và lưu lượng tại biên Kratie sẽ tự động liên kết vào mô hình MIKE11 trước thời gian dự báo viên chạy

mô hình MIKE11 để dự báo lũ ĐBSCL

- Số liệu biên hạ du sẽ được dự báo cho cả thời gian mùa lũ từ số liệu của mô hình Hydrogis, cách làm giống như lập bảng dự tính bảng thủy triều mà lâu nay Đài KTTV Nam Bộ đã làm

Sau khi hoàn tất những công đoạn kể trên, việc chạy mô hình MIKE 11 để dự báo lũ tại ĐBSCL sẽ hoàn toàn khép kín và tự động

5 Kết luận và kiến nghị

- Kết luận:

Trên thế giới có rất nhiều phương pháp dự báo lũ, có thể dự báo theo phương pháp thống kê, thủy lực, hay kết hợp các phương pháp lại với nhau, tùy thuộc vào trình

độ chuyên môn, khả năng kinh tế và đặc điểm tự nhiên của lưu vực mà đưa ra phương pháp phù hợp Đối với vùng hạ lưu sông Mekong , đặc biệt là vùng ĐBSCL với địa hình bằng phẳng, chế độ dòng chảy chịu ảnh hưởng một cách trực tiếp từ thủy triều, đặc điểm dòng chảy ảnh hưởng của triều thì việc ứng dụng mô hình thủy động lực học

để diễn toán và dự báo lũ là một trong những lựa chọn có tính thuyết phục cao

- Kiến nghị:

Độ tin cậy của biên dự báo thượng lưu, biên triều hạ lưu đóng vai trò quan trọng, ảnh hưởng một cách trực tiếp đến diễn biến lũ trong vùng nghiên cứu Chính vì vậy đánh giá, nâng cao độ chính xác của bài toán dự báo biên, sẽ đóng một phần khá quan trọng trong việc giảm sai số và tăng thời gian dự báo

Việc cập nhật số liệu địa hình, sông kênh ô ruộng, và hệ thống giao thông là điều cần thiết và nên làm theo thời gian, vì đây là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân bố, thời gian, cường suất lên, xuống của lũ trong vùng nghiên cứu

Để hỗ trợ các nhà quản lý ra quyết định một cách nhanh chóng kịp thời khi có

lũ xảy ra, nhằm giảm nhẹ thiệt hại không mong muốn, thì kết quả dự báo cần cung cấp kịp thời, cập nhật số liệu ở các trạm biên, trạm nội đồng, với thời gian nhanh nhất Chính vì vậy việc thiết lập một hệ thống quan trắc tự động liên kết trực tiếp với mô hình, gửi trực tiếp số liệu theo thời gian thực, đây là một trong những công nghệ đã phát triển ở các nước có nền khoa học, kinh tế tiên tiến, nếu được ứng dụng ở ĐBSCL

sẽ góp phần rất lớn trong việc giảm nhẹ thiên tai

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 DHI (2011), MIKE11 Model, User Guide

USING MIKE11 MODEL TO FORECAST FLOOD IN MEKONG

DELTA AND DEVELOPMENT DIRECTION

Nguyen Viet Hung

Before the flood forecasting software for the Mekong River Delta is delivered in the WB4 project, hydrological forecasting in the Southern Regional Meteohydrological Center (ĐKTTVNB) was based on traditional statistical analysis methods The forecasting models are still discrete parts in each basin While we need a model that allows flood forecasting system and capable of simultaneous integration with rain forecasting Without an intergration between rain forecast and flood forecast, it is not possible to extend forecast time, nor reaching a guaranteed forecast level

The application of hydrodynamic models, as well as associated models (or modules)

to the block to calculate and forecast the flooding is one of persuasive options, then, running the hydraulic flood forecasting in the Mekong Delta will be completely self-contained and automatic