Ứng dụng hệ thống phân tích lũ tích hợp IFAS cảnh báo lũ thượng nguồn Sông Ba, tỉnh Gia Lai

KHOA HOÏC KYÕ THUAÄT 17<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> SỐ 05 NĂM 2018<br /> Ứng dụng hệ thống phân tích lũ tích hợp IFAS<br /> Cảnh báo lũ thượng nguồn Sông Ba, tỉnh Gia Lai<br /> CN. VÕ DUY PHƯƠNG<br /> Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Tây Nguyên<br /> <br /> Sự phát triển của công nghệ tin học và viễn thám đã tạo điều kiện sản sinh ra nhiều mô hình Thủy<br /> văn, Thủy lực tiên tiến trên thế giới với nhiều ưu điểm như cơ sở lý thuyết chặt chẽ, tốc độ tính toán nhanh,<br /> giao diện thân thiện. IFAS (The Integrated Flood Analysis System) là hệ thống phân tích lũ - dòng chảy do<br /> Trung tâm Quốc tế về quản lý thảm họa và rủi ro tài nguyên nước (ICHARM) của Nhật Bản xây dựng và phát<br /> triển. Nó là bộ công cụ nhằm dự báo, cảnh báo lũ hiệu quả và phù hợp với các lưu vực lớn. Hệ thống này có<br /> khả năng sử dụng dữ liệu mưa thưc đo quan trắc bề mặt hoăc dữ liệu mưa vệ tinh gồm: Gsmap, Noaa, Nasa...<br /> làm đâu vào cho hệ thông<br /> Lưu vực thượng nguồn sông Ba, tỉnh Gia Lai, diện tích chủ yếu ở chủ yếu nằm trọn trong lãnh thổ<br /> Việt Nam, số liệu quan trắc Khí tượng Thủy văn có từ trước những năm 80, hàng năm trên sông Ba thường<br /> xuyên có mưa lũ xảy ra, nên chúng tôi lựa chọn ứng dụng mô hình IFAS để cảnh báo, dự báo lũ, phục vụ cho<br /> công tác phòng tránh lũ lụt cho phía vùng hạ lưu sông Ba.<br /> 1. Khu vực cần cảnh báo, dự báo và kết quả ứng dụng mô hình IFAS<br /> Khu vực cảnh báo, dự báo là vùng thượng nguồn lưu vực sông Ba, sông Ba là một trong những con<br /> sông lớn ở miền Trung Việt Nam, diện tích lưu vực xấp xỉ 14.000km2, trải dài trên địa phận của ba tỉnh là Gia<br /> Lai, Đắk Lắk và Phú Yên, lưu vực nằm trong khoảng 108o00’ đến 109027’ kinh độ Đông và từ 12030’ đến<br /> 14040’vĩ độ Bắc.<br /> Sông Ba bắt đầu từ núi Ngọc Rô thuộc dải Trường Sơn, đoạn thượng nguồn đến trạm thủy văn An<br /> Khê (sông Ba) chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam. Sau đó chảy theo hướng Đông Bắc - Tây Nam tiếp theo<br /> là hướng Bắc Nam về đến Cheo Reo. Từ Cheo Reo sông Ba chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam về đến Sơn<br /> Hòa và từ đây chảy theo hướng Tây - Đông đổ ra biể Đông.<br /> Lưu vực sông Ba có hình chữ L, thượng nguồn nhỏ dốc, sau đó phình ra ở phần trung lưu vực, rồi thu<br /> hẹp ở phần hạ du lưu vực trước khi đổ ra biển Đông. Địa hình lưu vực sông Ba rất phức tạp được tạo ra bởi sự<br /> chia cắt của dải Trường Sơn, cao nguyên và đồng bằng, tạo nên những thung lũng sông có độ dốc lớn. Độ<br /> cao bình quân lưu vực khoảng 500m. Sông Ba có nhiều sông nhánh, có hơn 50 sông nhánh có chiều dài lớn<br /> hơn 20km, 19 sông nhánh có diện tích lưu vực lớn hơn 100km2. Đặc biệt có 3 sông nhánh đó là sông Ayun,<br /> sông KrôngHnăng và sông Hinh.<br /> Trạm thủy văn An Khê được xây dựng bên bờ phải sông Ba, thuộc tổ 8, phường An Bình, thị xã An<br /> Khê, tỉnh Gia Lai và cách cầu sông Ba 500mét về phía thượng lưu. Trạm ở tọa độ 13057’ độ vĩ Bắc - 108040’<br /> kinh độ Đông.<br /> Trạm được xây dựng từ năm 1968, cách cầu sông Ba 100mét về phía hạ lưu, đo các yếu tố như: mực<br /> nước, lưu lượng nước cho đến năm 1974. Từ năm 1976 Đài khí tượng Thủy văn Gia Lai - Kon Tum khôi phục<br /> và đo đạc lại các yếu tố như: mực nước, nhiệt độ nước, nhiệt độ không khí và mưa, riêng phần đo lưu lượng<br /> nước thì lợi dụng cầu sông Ba để đo. Từ năm 1980 đến năm 1984, trạm chuyển lên cách cầu sông Ba 500m<br /> về phía thượng lưu, tại vị trí này số liệu thu thập được không đạt yêu cầu kỹ thuật, do đó lại chuyển về vị trí<br /> cũ. Cuối năm 1986 nhà máy điện An Khê đi vào hoạt động xả dầu và tại vị trí này không thể đo được vì ảnh<br /> hưởng đến số liệu hóa nước sông nên lại chuyển trạm về vị trí đo cách cầu sông Ba 500m về phía thượng<br /> lưu. Từ năm 1987 trạm được xây dựng cố định và đi vào hoạt động cho đến ngày nay. Trạm thủy văn An Khê<br /> là trạm thủy văn câp I, đo các yêu tô sau: Mưa, mực nước, lưu lượng, nhiệt độ không khí và nhiệt độ nước.<br /> 18 KHOA HOÏC KYÕ THUAÄT<br /> TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ MÔI TRƯỜNG<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 2. Giới thiệu mô hình IFAS<br /> Cấu trúc của mô hình IFAS bao gồm 3 mô hình bộ phận với các chức năng như sau:<br /> Bảng 1: Các chức năng của 3 mô hình bộ phận<br /> Mô hình Chức năng<br /> Thấm xuống tầng ngầm. Dòng chảy mặt. Lượng trữ mặt.<br /> Mô hình nước mặt<br /> Bốc hơi từ mức nước ngầm. Xuất ra dòng trung gian.<br /> Mô hình nước Xuất ra dòng nước ngầm<br /> ngầm<br /> <br /> Mô hình trong Chảy trong lòng sông<br /> sông<br /> Cấu trúc của mô hình IFAS:<br /> Số liệu mưa vệ tinh: internet<br /> 1.3B42RT (NASA) vùng che phủ: 50N-50S<br /> Đô phân giải không gian: 0.250, thời đoạn: 3giờ, thời gian trễ có số liệu sau:<br /> Số liệu mưa 10giờ.<br /> 2. GSMap(JAXA) vùng che phủ: 60N-60S<br /> Đô phân giải không gian: 0.10, thời đoạn: 1giờ, thời gian trễ có số liệu sau:<br /> 4giờ.<br /> 3. Cmorhp, Qmorph (NOAA)<br /> Số liệu mưa bề mặt: CSV file<br /> <br /> Tạo mạng lưới sóng từ số liệu DEM<br /> GTOPO30(USGS) độ phân giải: 1km<br /> Hydro1k(USGS) độ phân giải: 1km<br /> Mô hình hóa GlobalMap(ISCGM) độ phân giải: 1km<br /> Đánh giá các thông số (Cài đặt sẵn các thông số mẫu)<br /> Sử dụng đất: GLCC(USGS), Global Map(ISCGM)<br /> Thảm phủ: Soil texture(UNEP), soil depht(NASA), soil moisture(UNEP)<br /> Địa chất : CGWM<br /> <br /> Mô hình phân phối PWRI Ver2.0<br /> Phân tích dòng chảy<br /> BTOP model Ver1.4<br /> <br /> Xem mặt bằng, 3 chiều, bảng & đồ thị, hoạt hình<br /> Hiển thị các kết quả<br /> Hoạt hình trên Google Earth<br /> Hình 1. Cấu trúc của mô hình IFAS<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2. Sơ đồ mô hình bộ phận nước trong lòng sông khoanh vùng lưu vực thượng nguồn sông Ba tính đến<br /> trạm thủy văn An Khê<br />  KHOA HOÏC KYÕ THUAÄT 19<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> SỐ 05 NĂM 2018<br /> Hình 3. Thiết lập lưu vực tính toán Hình 4. Hiệu chỉnh thông số IFAS<br /> <br /> Đây là phần hiệu chỉ của mô hình IFAS, để hiệu chỉnh và kiểm tra mô hình, chúng tôi sử dụng số liệu<br /> quan trắc dòng chảy tại trạm thủy văn An Khê.<br /> Chạy kiểm chứng một số trận lũ lớn, xảy ra tại trạm thủy văn An Khê (sông Ba) như sau:<br /> Trận lũ từ 1giờ ngày 14 đến ngày 23 giờ ngày 19/11/2013, đây là trận lũ lớn nhất trong chuỗi số liệu<br /> kể từ ngày trạm có số liệu thực đo.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 5. Quá trình tính toán và thực đo trận lũ ngày 14 -19/11/2013. Bảng 2: Số liệu dự báo lưu lượng nước về<br /> trạm thủy văn An Khê<br /> <br /> <br /> Bảng 3: Số liệu thống kê trận lũ từ 1giờ ngày 13 đến ngày 23 giờ ngày 21/12/2016<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 6. Quá trình tính toán và thực đo trận lũ từ ngày 13 đến 21/12/2016.<br /> Bảng 4: Số liệu dự báo lưu lượng nước về trạm thủy văn An Khê<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 7. Kết quả, lưu lượng dự báo do mô hình IFAS đưa ra (trận lũ từ ngày 13 đến ngày 21/12/2016).<br /> Kết quả chạy mô phỏng lại một số trận lũ tại trạm An Khê (sông Ba), chúng tôi nhận thấy mô hình<br /> cho kết quả tương đối hợp lý. Mô hình dự báo đỉnh lũ IFAS thường xảy ra sớm hơn, so với kết quả đỉnh lũ<br /> thực tế khoảng từ 3 đến 5 giờ.<br /> 3. Kết luận<br /> Có thể áp dụng mô hình IFAS để cảnh báo, dự báo lũ cho trạm thủy văn An Khê (sông Ba) trong thời<br /> gian tới./.<br />