Tin Khoa học - Công nghệ trong nước

Xây dựng hệ thống hỗ trợ ra quyết định kiểm soát mặn lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn

.

Hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn là nguồn cung cấp nước phục vụ các hoạt động kinh tế xã hội của TP. Đà Nẵng và tỉnh Quảng Nam. Trong những năm gần đây, đặc biệt từ năm 2016, 2017 và những tháng đầu năm 2018,  thành phố Đà Nẵng - các khu dân cư thuộc quận Ngũ Hành Sơn, Sơn Trà và huyện Hòa Vang luôn trong tình trạng thiếu nước dùng dài ngày do điểm lấy nước Nhà máy nước Cầu Đỏ có độ mặn tăng cao. Bên cạnh đó, trên 2.000 ha lúa thuộc thị xã Điện Bàn tỉnh Quảng Nam, nước sinh hoạt cho thành phố Hội An cũng xuất hiện tình trạng nhiễm mặn. Đối với vùng ven biển Việt Nam nói chung cũng như khu vực Tp. Đà Nẵng và tỉnh Quảng Nam nói riêng, việc thích nghi với quá trình xâm nhập mặn được tích lũy từ lâu đời. Tuy nhiên,  diễn biến mặn xảy ra bất thường, có xu hướng ngày càng khốc liệt đã tác động rất lớn đến việc khai thác sử dụng nguồn nước ngọt ở đây.

Đề tài độc lập cấp Nhà nước "Nghiên cứu đề xuất giải pháp kiểm soát xâm nhập mặn cho TP Đà Nẵng", mã số ĐTĐLCN.36/16, do TS Hoàng Thanh Sơn làm chủ nhiệm, được thực hiện từ năm 2016 đến 2018 đã đáp ứng mục tiêu xây dựng hệ thống hỗ trợ ra quyết định (DSS) kiểm soát mặn cho TP Đà Nẵng trên nền tảng internet tích hợp công cụ dự báo thời gian thực, giúp các nhà quản lý, người sử dụng khai thác hiệu quả tài nguyên nước.

Hệ thống hỗ trợ ra quyết định là một hệ thống thông tin tương tác giữa người với máy tính một cách linh hoạt, được xây dựng để hỗ trợ các nhà quản lý, chuyên gia theo các nhu cầu chuyên biệt. Các chức năng của DSS được xây dựng sẽ bao gồm 5 hợp phần cơ bản: Khối quan trắc tự động, khối cập nhật thông tin liên quan, khối tính toán dự báo diễn biến mặn, khối giao diện Web và khối vận hành theo thời gian thực (hình 1). Nội dung dự báo được máy chủ tính toán liên tục, cung cấp các bản tin tức thời và dự báo trước 10 ngày trên cơ sở thông tin cập nhật trước đó.

htson1 
Hình 1. Năm hợp phần chức năng hỗ trợ vận hành kiểm soát mặn của DSS

Nguồn số liệu khí tượng được phần mềm trên máy chủ tự động cập nhật, xử lý từ GFS của NCEP (Mỹ) trên ứng dụng Windy (5– 14 ngày) và hiệu chỉnh bằng số liệu thực tế tại các trạm quan trắc thuộc hệ thống Quốc gia. Các chương trình cập nhật theo tần suất 6 giờ/lần và đồng bộ hóa vào CSDL.

htson2
Hình 2. Dự báo ngắn về khí tượng GFS

Bộ mô hình thủy văn – thủy lực lan truyền chất Mike (Nam, 11 AD+HD) và vận hành hồ chứa Hec Ressim nhằm mô phỏng diễn biến mặn trong sông được các chuyên gia xây dựng phù hợp với điều kiện đặc thù cho vùng hạ du Vu Gia Thu Bồn (Hình 3 và 4).

Xác định mạng lưới sông suối và các lưu vực bộ phận

htson3
Hình 3. Sơ đồ mô hình Mike xác định lan truyền mặn

htson4
Hình 4. Sơ đồ mô phỏng tính toán lan truyền mặn vùng hạ du lưu vực VGTB

Sơ đồ chức năng và kết nối phần cứng của hệ thống

htson5
Hình 5. Hệ thống tính toán, dự báo và HTRQĐ kiểm soát mặn

htson6
Hình 6. Phần cứng và sơ hoạ kết nối hệ thống thông tin

Từ các kết quả nghiên cứu của đề tài, hệ thống hỗ trợ ra quyết định đã được hiện thị trên website https://kiemsoatman.vanhanhhochua.com gồm:

  •  Dự báo khí tượng thủy văn

Hệ thống cung cấp mưa vệ tinh GSMAP từ JAXA để có diễn biến lượng mưa giờ trong 10 ngày qua.

htson7 

Hệ thống sử dụng số liệu dự báo GFS toàn cầu tầm trung hạn 10 ngày sau khi qua chiệu chỉnh với GSMAP về các trạm ảo, dự báo bao gồm mưa, nhiệt, độ ẩm, tốc độ gió, số giờ nắng.

htson8 

  •  Thông tin bổ sung cho vận hành các hồ chứa thủy điện:

Các thông tin liên quan đến công trình thủy được được Tổng công ty điện lực Việt Nam cung cấp theo vận hành thực gồm dòng chảy đến, vận hành hồ chứa, dòng chảy qua hồ… nhằm đánh giá tác động của các công trình thủy điện đến dòng chảy trên sông theo chế độ của Nhà máy.

htson9 

  •  Sử dụng mô hình mô phỏng:

Các mô hình đã được kiểm định nhằm dự báo mặn tại các điểm kiểm soát mặn trên cơ sở đó phân tích xâm nhập mặn trên sông theo không gian theo các ngưỡng ảnh hưởng đến sinh hoạt, lúa, thủy sản. Phạm vi ảnh hưởng chiều dài thể hiện bằng ảnh động trên nền ảnh vệ tinh độ phân giải cao của Google Earth, mang tính trực quan và dễ hiểu quá trình mặn; xác định phạm vi ảnh hưởng mặn trên sông đến từng công trình, đơn vị hành chính, hộ dân… Cùng với đó là phân tích kế hoạch vận hành của các hồ chứa trên 2 nhánh Vu Gia và Thu Bồn để nhằm kiểm soát mặn trên hệ thống.

htson10 

Các kết quả của hệ thống (được xuất dưới dạng báo cáo văn bản, bảng số liệu tính toán, biểu đồ và các bản đồ) giúp cho nhà quản lý và các hộ sử dụng nước trong nhiều lĩnh vực gồm:
+ Xác định được phân bố mặn trên không gian 1 cách trực quan tại thời điểm hiện tại và trong tương lai trung hạn (10 ngày), dài hạn (3 tháng, mùa, năm) nhằm đưa ra các kế hoạch sử dụng nước có hiệu quả đối với ngành nông nghiệp, công nghiệp và đô thị.
+ Xác định được diễn biến mặn để đưa ra các giải pháp sử dụng nguồn nước ngọt hài hòa giữa các đối tượng dùng nước, giải quyết linh hoạt các mâu thuẫn dùng nước của ngành điện đối với các ngành dùng nước còn lại.

htson11 

Bộ công cụ hỗ trợ ra quyết định trong kiểm soát xâm nhập mặn (DSS) cho lưu vực Vu Gia - Thu Bồn có nền tảng là hệ thống mô hình họ Mike với hệ thống cơ sở dữ liệu nền đã được xây dựng và kiểm nghiệm qua nhiều đề tài cho vùng nghiên cứu. Đây là một trong những sản phẩm DSS về kiểm soát mặn đầu tiên được xây dựng tại Việt Nam, có ứng dụng công nghệ GIS và hoạt động trên nền web và định hướng hỗ trợ hoàn toàn vận hành thời gian thực. Dự kiến hệ thống DSS này có thể được sử dụng để trợ giúp các cấp ra quyết định trong các vấn đề quy hoạch về sử dụng nguồn nước và sẽ hỗ trợ cho vận hành cũng như dự báo và cảnh báo xâm nhập mặn thời gian thực trung hạn.

Kết quả của đề tài đã được tập huấn và bàn giao cho các đơn vị quản lý về tài nguyên nước tại địa phương để ứng dụng trong thực tiễn khai thác sử dụng hiệu quả nguồn nước đang ngày một khan hiếm. Đồng thời, đây cũng là nền tảng để các nghiên cứu sau này có thể tập trung đi sâu vào cải thiện độ chính xác của các mô hình khí tượng, thủy văn, thủy lực và xâm nhập mặn. Mở rộng triển khai tại các lưu vực sông lớn vùng ven biển chịu ảnh hưởng của mặnnhư sông Hồng, sông Mê Kông và các sông miền Trung.

Ngày 7/1/2019 Đề tài đã được Hội đồng nghiêm thu cấp Nhà nước đánh giá xếp loại: Đạt.

Nguồn tin: Hoàng Thanh Sơn - Viện Địa lý
Xử lý tin: Minh Tâm - Mỹ Hải

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".