Xây dựng và thử nghiệm công nghệ dự báo tài nguyên nước mặt phục vụ kế hoạch sử dụng nước cho lưu vực sông Ba và sông Kôn ở Nam Trung Bộ và Tây Nguyên

Đây là mục tiêu đề tài nghiên cứu khoa học mà Viện Khoa học Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu đã đạt được trong năm 2019. Hiệu quả mang lại của đề tài chính là có được phương pháp và công cụ dự báo đặc trưng nguồn nước tại các vị trí trạm thủy văn và hồ chứa phục vụ công việc dự báo, cảnh báo tại Viện và đơn vị chuyển giao.

Nghiệm thu đề tài cấp cơ sở

Dự báo về tài nguyên nước phục vụ lập kế hoạch sử dụng nước, điều hành hợp lý hệ thống hồ chứa

Hiện nay, vấn đề dự báo tài nguyên nước đã được quan tâm ở nhiều quốc gia trên thế giới như Mỹ, Nhật, Trung Quốc. Đặc biệt tại Mỹ, các thông tin dự báo về tài nguyên nước, cảnh báo hạn hán tại các lưu vực sông trên toàn quốc được cập nhật thường xuyên và đưa lên các website của Trung tâm Dự báo Khí tượng Quốc Gia, thuộc Cục Quản lý khí quyển và Đại Dương Hoa Kỳ- NOAA. Ở Việt Nam, trong những năm gần đây, vấn đề này rất được quan tâm bởi đòi hỏi phải đảm bảo nguồn nước cho sự phát triển về kinh tế-xã hội của các vùng và tỉnh, thành phố.

Ở Việt Nam cũng từ những năm 1960 đã có nghiên cứu về vấn đề xác định tổng lượng nước, dự báo thủy văn. Theo thời gian vấn đề dự báo càng được đầu tư nghiên cứu, nhiều đơn vị, Viện, trường cùng thực hiện nghiên cứu nhằm phục vụ khai thác hiệu quả nguồn nước. Nhất là khi các lưu vực sông hình thức khai thác là đa dạng, thay đổi thường xuyên, nhiều hồ chứa và công trình chuyển nước xây dựng, nhiều mâu thuẫn trong sử dụng nước nảy sinh.

Ngày 13/10/2011, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành quyết định số 1879/QĐ-TTg phê duyệt danh mục các hồ chứa thủy điện, thủy lợi trên các lưu vực sông phải xây dựng quy trình vận hành liên hồ chứa. Theo đó, có 61 hồ chứa thủy lợi, thủy điện lớn quan trọng trên 11 lưu vực sông phải xây dựng và vận hành theo quy trình vận hành liên hồ chứa. Trong đó, khu vực miền Trung Tây Nguyên có 07 hệ thống sông phải xây dựng là (1) sông Hương; (2) sông Vu Gia-Thu Bồn; (3) sông Trà Khúc; (4) sông Kôn-Hà Thanh; (5) sông Ba, (6) sông Sê San; (7) sông Srêpôk. Bộ Tài nguyên và Môi trường đã xây dựng các Quy trình vận hành trên các lưu vực sông và được Thủ tướng Chính phủ đã ban hành đủ 07 quy trình vận hành liên hồ chứa này. Hiện nay các Quy trình đã được các hồ áp dụng trong việc giảm lũ và cấp nước mùa cạn. Thực tế, việc dự báo tài nguyên nước vẫn còn nhiều hạn chế gây khó khăn cho việc lập kế hoạch sử dụng nước của các ngành, làm giảm hiệu quả sử dụng nước và ảnh hưởng đến phát triển kinh tế xã hội của vùng.

Nam Trung Bộ và Tây Nguyên là 2 vùng có nhiều hồ chứa thủy lợi, thủy điện, vì thế hầu hết các con sông lớn thuộc vùng đã bị điều tiết bởi các hồ. Hình thức sử dụng nước tại các vùng này rất đa dạng, bao gồm dân sinh, nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ; Hệ thống cấp nước với nhiều loại hình khác nhau, các đập dâng (Thạch Nham ở Quảng Ngãi; Đập Văn Phong, Thạch Đề, Thạch Hòa ở Bình định; Đồng Cam ở Phú Yên…), các hồ chứa có cả thủy lợi, thủy điện (nhiều công trình chuyển nước sang lưu vực khác như hồ An Khê, Ayun Hạ và sông Hinh trên sông Ba, hồ ĐakMi trên sông Vu Gia…). Trong các lưu vực trên, lưu vực sông Ba chuyển nước sang sông Kôn và là hai lưu vực có tương đối đầy đủ các loại hình sử dụng và khai thác nguồn nước (Hồ thủy điện, hồ thủy lợi, đập dâng, chuyển nước trong và ngoài lưu vực và các hộ dùng nước nông nghiệp, sinh hoạt, thủy điện, công nghiệp, dịch vụ ở cả thượng và hạ du). Nhu cầu sử dụng trên lưu vực phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nước cấp từ các hồ. Vì thế vấn đề dự báo thủy văn và tài nguyên nước lại càng trở nên cần thiết nhằm khai thác hiệu quả nguồn nước, có kế hoạch sử dụng nước phù hợp.

Bên cạnh sự cần thiết và tính khả thi về khoa học, thì tại Khoản 2, Điều 4 Luật Tài nguyên nước đã nêu sự cần thiết nâng cao khả năng dự báo tài nguyên nước cho các lưu vực sông nhằm có những thông tin kịp thời hỗ trợ các nhà quản lý đưa ra những chính sách, phương án khai thác, sử dụng hợp lý. Điều 19 Quy định chức năng nhiệm vụ của Bộ Tài nguyên và Môi trường về Quy hoạch Phân bổ nguồn nước với yêu cầu là “Đánh giá số lượng, chất lượng của nguồn nước, hiện trạng khai thác, sử dụng tài nguyên nước; dự báo xu thế biến động dòng chảy, mực nước của các tầng chứa nước, nhu cầu sử dụng nước”.

Chính vì vậy, thực hiện đề tài “Nghiên cứu xây dựng công nghệ dự báo tài nguyên nước mặt phục vụ lập kế hoạch sử dụng nước cho lưu vực sông Ba và sông Kôn ở Nam Trung Bộ và Tây Nguyên” là cần thiết nhằm đưa ra những thông báo/dự báo về tài nguyên nước phục vụ lập kế hoạch sử dụng nước, điều hành hợp lý hệ thống hồ chứa hiệu quả trong mùa cạn, giúp các nhà quản lý hiệu quả nguồn nước và đưa ra những chính sách dài hạn phân phối nguồn nước hợp lý của các lưu vực sông.

Áp dụng thử nghiệm công nghệ dự báo tài nguyên nước cho lưu vực sông Ba và sông Kôn.

Hai sản phẩn dự báo chính của đề tài là công nghệ dự báo nguồn nước hạn dài và hạn ngắn trên lưu vực, đó là: (1) Giá trị dự báo đặc trưng nguồn nước hạn dài theo tháng và mùa tại các trạm thủy văn An Khê, Củng Sơn trên lưu vực sông Ba; trạm Bình Tường trên lưu vực sông Kôn. Mô hình ANN được lựa chọn để dự báo hàn dài từ số liệu đầu vào là các đặc trưng khí tượng, khí hậu. (2) Giá trị dự báo nguồn nước hạn ngắn tại các trạm thủy văn (trạm thủy văn An Khê, Củng Sơn trên lưu vực sông Ba; trạm Bình Tường trên lưu vực sông Kôn) và các hồ chính Ka Nak, An Khê, Ayun Hạ, KrôngHnăng, Ba Hạ và sông Hinh trên lưu vực sông Ba; hồ Vĩnh Sơn C, Vĩnh Sơn B, Vĩnh Sơn A, Định Bình và Núi Một trên lưu vực sông Kôn. Mô hình NAM được lựa chọn sử dụng đề dự báo tổng lượng nước đến hồ và khu giữa với thời gian dự kiến 10 ngày. Đối với việc kết nối diễn toán dòng chảy từ các hồ đầu nguồn với các khu giữa và hồ bậc thang hạ lưu, đề tài ứng dụng mô hình MikeBasin và chương trình vân hành hồ, tích hợp diễn toán Muskingum được thiết lập thêm trong đề tài.

Kết quả tính toán, dự báo cho thấy cho dù việc mô phỏng được đạt được sai số thấp thì kết quả dự báo còn cho sai số khá lớn trong một số thời điểm:

Đối với dự báo đặc trưng tháng, trong 10 lần dự báo từ 11/2017 đến 8/2018: sai số tại trạm Bình Tường từ 3 đến 187%, theo tiêu chuẩn đánh giá thì số lần đạt yêu cầu dự báo có 7/10 đạt sai số nhỏ hơn 25%; sai số tại trạm An Khê từ 6 đến 73%, theo tiêu chuẩn đánh giá thì số lần đạt yêu cầu dự báo có 4/10 đạt sai số nhỏ hơn 25%; sai số tại trạm Củng Sơn từ 4 đến 97%, theo tiêu chuẩn đánh giá thì số lần đạt yêu cầu dự báo có 2/10 lần đạt sai số nhỏ hơn 25%.

Đối với dự báo hạn vừa (5, 10 ngày), trong 16 lần dự báo: sai số tại trạm thủy văn An Khê từ 2-153%, theo tiêu chuẩn đánh giá thì số lần đạt yêu cầu dự báo có 11/16 lần đạt sai số nhỏ hơn 25%; sai số tại trạm thủy văn Củng Sơn từ 3,5-238%, theo tiêu chuẩn đánh giá thì số lần đạt yêu cầu dự báo có 7/16 lần đạt sai số nhỏ hơn 25%; sai số tại trạm thủy văn Bình Tương từ 5-70%, theo tiêu chuẩn đánh giá thì số lần đạt yêu cầu dự báo có 9/16 lần đạt sai số nhỏ hơn 25%;

Kết quá gây sai số lớn trong dự báo được xác định từ nguyên nhân chính là kết quả dự báo mưa còn sai số lớn, mạng lưới trạm đo khí tượng thủy văn còn thưa và trong quá trình dự báo chưa cập nhật kịp thời trạng thái lưu vực đối với mô phỏng thủy văn, đối với dự báo hạn dài sai số còn do việc ứng dụng mô hình ANN chưa có cập nhật, phản ánh đầy đủ đặc điểm hệ thống do sự thay đổi của các hoạt động khai thác sử dụng nước.

Trong dự báo mưa, nhiệt độ nhìn chung các phương án mô hình (RSM, cl_WRF) dự báo biến trình lượng mưa năm khá phù hợp với thực tế. Tuy nhiên, các mô hình có thiên hướng dự báo lượng mưa khác nhau ở các lưu vực sông.

Để nâng cao kết quả dự báo, công việc tính toán, dự báo sẽ cần phải thực hiện liên tục theo thời gia để xác định được quy luật và cập nhật trạng thái của lưu vực. Các mô hình dự báo cần tiếp tục hiệu chỉnh và đánh giá, xác định nguyên nhân gây ra các sai số trong tính toán dự báo

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.