Miền Trung là nơi hứng chịu nhiều thiên tai lũ lụt nhất ở nước ta. Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu [7, 8, 14, 17, 18] tập trung vào việc giải quyết bài toán này nhằm góp phần giảm nhẹ những hậu quả do lũ lụt gây ra. Một trong những hướng tích cực nhất là nâng cao hiệu quả của công tác cảnh báo và dự báo lũ, từ đó đề ra những biện pháp thích hợp để phòng, tránh. Các phương pháp dự báo truyền thống như phương pháp lưu lượng mực nước tương ứng hay sử dụng các mô hình tương quan và các mô hình thông số tập trung ở Trung tâm Dự báo Khí tượng Thuỷ văn Trung ương [ 38, 39, 94] đã mang lại những hiệu quả nhất định. Việc diễn toán dòng chảy từ trạm thuỷ văn đầu nguồn về hạ lưu khá chính xác, đạt độ đảm bảo tương đối tốt. Tuy nhiên, thực tế thường gặp phải hai vấn đề lớn làm cho công tác dự báo lũ vẫn chưa đáp ứng được bài toán thực tiễn. Đó là:
1) Do các sông ở khu vực này thường ngắn và dốc, thời gian tập trung nước nhanh nên việc phát các bản tin dự báo dựa trên số liệu quan trắc mưa và lưu lượng tuyến trên thường có thời gian dự kiến ngắn, không đủ để triển khai các biện pháp phòng chống thích hợp
2) Mạng lưới quan trắc khí tượng, thuỷ văn thưa thớt và chưa sử dụng các mô hình thông số dải, có khả năng diễn toán dòng chảy tốt hơn.
hình thông số dải dựa trên phương trình sóng động học một chiều, phương pháp phần tử hữu hạn và phương pháp SCS, sử dụng đầu vào là mưa dự báo từ các mô hình khí tượng (cụ thể trong luận án này là mưa dự báo thời hạn 3 ngày từ mô hình RAMS) để tăng thời gian dự kiến của các dự báo lũ trên lưu vực và sử dụng số liệu mưa dự báo với mật độ dày hơn.
Hiện nay tại Việt Nam đã và đang ứng dụng nhiều mô hình khí tượng để dự báo mưa như HRM, MM5, RAMS và ETA...Công trình này không đi sâu nghiên cứu, tìm hiểu về các mô hình dự báo mưa, dưới đây là đôi nét về những đặc trưng kỹ thuật và ưu điểm của mô hình RAMS ứng dụng trong dự báo mưa được sử dụng trong công trình này.
Mô hình RAMS (The Regional Atmospheric Modeling System) được Đại học tổng hợp Colorado kết hợp với phân viện ASTER - thuộc Mission Research Corporation phát triển gồm 3 khối chính: khối mô hình khí quyển mô phỏng các bài toán khí tượng cụ thể, khối xử lý các quá trình ban đầu sử dụng các trường phân tích và số liệu quan trắc và một khối xử lý các kết quả mô phỏng và hiển thị đồ hoạ kết quả của mô hình. Một số ưu điểm và đặc trưng kỹ thuật chính của RAMS có thể tóm tắt như sau:
- Mô hình có thể chạy trên các hệ thống khác nhau như UNIX, LINUX, Windows NT với mã nguồn được viết chủ yếu bằng ngôn ngữ Fortran 90 sử dụng tính năng cấp phát bộ nhớ động. Một số thao tác vào, ra được viết bằng ngôn ngữ C.
- Khả năng áp dụng của mô hình rất rộng, từ các mô phỏng trong các buồng khí động lực đến bài toán khí tượng vùng hạn chế như các vùng hồ, khu du lịch thậm chí đến qui mô toàn cầu, phụ thuộc mục đích của người sử dụng và máy tính.
- Cho phép sử dụng lưới lồng, do đó mô tả được ảnh hưởng của các quá trình qui mô nhỏ. Tuy nhiên càng sử dụng nhiều lưới lồng thì cần máy tính càng mạnh, với các nước phát triển thường sử dụng siêu máy tính.
- Điều kiện biên của mô hình được cập nhật theo thời gian với bước thời gian tuỳ ý, lấy từ kết quả phân tích toàn cầu cho phép mô tả ảnh hưởng của quá trình quy mô lớn đến miền dự báo cụ thể. Bước tích phân có nhiều phương án lựa chọn khác
nhau do vậy có thể chọn được một bước thời gian đáp ứng yêu cầu về độ ổn định tính toán của mô hình và yêu cầu thời gian tích phân của bài toán.
- Số liệu của các trạm cao không cũng như các trạm thời tiết mặt đất trong miền tích phân có thể được sử dụng trong quá trình ban đầu hoá. Đây là một đặc điểm rất ưu việt của mô hình nhằm nâng cao độ chính xác của kết quả dự báo, đặc biệt là khi miền tính có mặt đệm phức tạp, độ cao địa hình thay đổi nhanh và tại thời điểm ban đầu khí quyển tồn tại các nhiễu động mạnh... Hệ phương trình của mô hình RAMS bao gồm: Phương trình chuyển động; Phương trình nhiệt động lực; Phương trình bảo toàn các trạng thái pha của nước; Phương trình bảo toàn khối lượng; Phương trình thuỷ tĩnh;Phương trình không thuỷ tĩnh. RAMS có khả năng dự báo với độ chính xác rất hứa hẹn đồng thời vẫn đảm bảo khả năng ứng dụng rất mềm dẻo của mô hình.
ở Việt Nam, mô hình RAMS đã được Trần Tân Tiến và các cộng sự nghiên cứu [ 77, 154 ], phát triển áp dụng để dự báo các trường khí tượng trên Biển Đông và các vùng phụ cận. Việc dự báo mưa điểm bước đầu đã có một số kết quả tích cực với thời hạn dự báo 3 ngày. Lợi thế của việc sử dụng mưa dự báo bằng mô hình RAMS không chỉ ở việc tăng thời hạn dự báo mà còn tạo ra trường phân bố mưa dày đặc tuỳ ý rất thích hợp với việc sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn mà mưa thực tế tại các đài trạm không thể đáp ứng được. Với những lợi thế trên, trong công trình này, lựa chọn mưa dự báo từ mô hình RAMS với thời hạn 3 ngày làm đầu vào cho mô hình sóng động học một chiều phương pháp phần tử hữu hạn và SCS để xây dựng phương án dự báo lũ trên lưu vực sông Trà Khúc - Sơn Giang.