Trong tình hình hiện tượng sạt lở diễn ra khó lường như hiện nay, công tác dự báo sạt lở có ý nghĩa rất lớn cả về mặt khoa học và thực tiễn. Hiện nay trên thế giới các phương pháp dự báo được sử dụng thường là: (Nguyễn Thế Biên 2008, Lê Mạnh Hùng 2008):
- Dự báo bằng mô hình vật lý;
- Dự báo dựa trên xu thế diễn biến lòng dẫn;
- Dự báo bằng công thức kinh nghiệm;
- Dự báo bằng mô hình toán;
- Ứng dụng công nghệ địa vật lý Georadar.
Trong đó, phương pháp mô hình vật lý có yêu cầu rất lớn về mặt kinh phí nên chưa được ứng dụng thực hiện ở nước ta. Phương pháp dự báo sạt lở bằng công thức kinh nghiệm hoặc mô hình toán là những phương pháp sử dụng rộng rãi nhất, đƣợc kiểm nghiệm nhiều nơi trên thế giới và có chi phí thấp hơn rất nhiều so với phương pháp mô hình vật lý.
A.4.1 Dự báo sạt lở dựa trên chuỗi quan trắc xu thế diễn biến lòng dẫn
Dựa trên tập hợp các tài liệu quan trắc trong một thời gian dài, các công đoạn dự báo bằng phương pháp quan trắc xu thế diễn biến lòng dẫn được thực hiện như sau:
- Thu thập tài liệu về địa hình, địa chất và thủy văn bằng các công nghệ quan trắc hiện có, kể cả không ảnh hoặc dùng ảnh vệ tinh.
- Chập các bình đồ và tài liệu đã đƣợc số hóa đƣa về cùng tọa độ theo thứ tự thời gian lên một bản đồ gốc; từ đó sẽ có đƣợc cái nhìn tổng quát quá trình diễn biến của lòng dẫn.
- Dự báo quy luật biến đổi lòng dẫn trên mặt cắt dọc và các mặt cắt ngang bằng cách xây dựng biểu đồ diễn biến lòng dẫn và các lạch sâu.
- Nghiên cứu sự đồng nhất và khác biệt giữa diễn biến lòng dẫn trên bình đồ, mặt cắt dọc và mặt cắt ngang với nhau.
- Dự báo chế độ thủy văn cùng với thời điểm xảy ra sạt lở. Trên cơ sở đó dự báo tốc độ và quy mô sạt lở theo từng mốc thời gian theo yêu cầu.
A.4.2 Dự báo sạt lở bằng công thức kinh nghiệm
Tiền đề của phương pháp này là xây dựng được công thức kinh nghiệm tính tốc độ diễn biến lòng dẫn, trên cơ sở tài liệu đo đạc thực tế. Để tính toán dự báo sạt lở bằng công thức kinh nghiệm cần phải:
- Thiết lập phương pháp luận và chọn công thức kinh nghiệm phù hợp với các điều kiện cho từng khu vực bị sạt lở.
- Chọn số liệu đầu vào theo tài liệu đo đạc nhiều năm tại từng khu vực bị sạt lở để tính toán các hệ số thực nghiệm đối với mỗi công thức.
- Tính toán mô phỏng bằng công thức kinh nghiệm dựa theo các hệ số thực nghiệm và xác định phạm vi sạt lở bờ của các khu vực.
- Tính toán dự báo sạt lở bờ sông trong phạm vi khu vực đến một thời điểm trong tương lai.
Hiện nay, các quốc gia trên thế giới đều tự xây dựng công thức kinh nghiệm sao cho phù hợp với đặc trưng s ng ngòi tại từng nước. Tuy nhiên, các công thức tính xói lở đều dựa trên công thức của một số tác giả chính: A. Popov, I. A.
Ibadzade, H. Nanson, Odgand, v.v. Trong đó, c ng thức do Ibadzade và Popov đề xuất là đƣợc sử dụng phổ biến và rộng rãi nhất. Công thức của Ibadzade (áp dụng đối với đoạn sông cong) đƣợc thể hiện ở Biểu thức (A-1).
0
i
xi x
i
B B exp R
B
(A-1)
Trong đó: Bxi: tốc độ xói lở ngang (m/năm), tại mặt cắt thứ i; Bx0: tốc độ xói lở ngang lớn nhất tại đoạn nghiên cứu (m/năm) trong quá khứ; Ri: bán kính cong tại mặt cắt thứ i (m); Bi: chiều rộng sông tại mặt cắt thứ i (m); α: hệ số thực nghiệm.
Công thức kinh nghiệm của Popov (áp dụng với đoạn sông thẳng nơi có dòng chủ lưu ép sát bờ) được trình bày ở Biểu thức (A-2).
0 0 max i xi
max
H H
B F
LT H H
(A-2)
Trong đó: F: diện tích khối đất bờ xói lở trong khoảng thời gian T năm (m2);
L: chiều dài đường bờ sạt lở của từng giai đoạn (m); T: thời gian xói lở (năm); Hmax
i: độ sâu lớn nhất tại mặt cắt tính toán thứ i (m); Hmax: độ sâu lớn nhất của đoạn xói lở nghiên cứu (m); H0: độ sâu ổn định (tại mặt cắt quá độ) (m); α: hệ số thực nghiệm.
Trên thực tế, tùy vào điều kiện cụ thể tại từng khu vực nghiên cứu, các công thức trên sẽ đƣợc triển khai một cách phù hợp.
A.4.3 Dự báo sạt lở bằng mô hình toán
Dự báo sạt lở bằng mô hình toán là mô phỏng quá trình bào mòn, vận chuyển bùn cát, bồi lắng lòng dẫn dưới tác dụng của dòng chảy theo thời gian bằng công cụ toán học dưới sự trợ giúp của máy tính. Hiện nay, mô hình đang được sử dụng rộng rãi tại tại HCM và đồng bằng sông Cửu Long là Mike 11 hoặc Mike 21C. Yêu cầu chung của phương pháp nghiên cứu dự báo diễn biến lòng dẫn bằng mô hình toán:
- Máy tính có bộ nhớ lớn, tốc độ xử lý cao.
- Điều kiện biên, điều kiện ban đầu, tài liệu kiểm chứng mô hình phải đảm bảo độ chính xác cần thiết.
- Mô hình toán mạnh, mô phỏng chính xác các điều kiện và quá trình diễn biến thực tế.
- Có tài liệu dự báo dòng chảy, bao gồm cả độ lớn và quá trình diễn biến (lũ và kiệt). Trường hợp không có tài liệu dự báo dòng chảy có thể chọn chế độ dòng chảy năm điển hình.