Trang chủ   Email   Sơ đồ site
Thứ năm 22/11/2018 17:49:16   Tiếng việt   English  
 
Tin nổi bật
 Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam tri ân các thầy cô giáo, nhà khoa học 
 Tạp chí Khoa học và Công nghệ Thủy lợi số 47 năm 2018 
 Tuyển dụng viên chức 
 Tuyển sinh đào tạo Tiến sĩ năm 2018 
 
  Hoạt động SXKD & Tiếp thị  
Giới thiệu cấu trúc hệ thống cảnh báo lũ lụt theo thời gian thực

Mưa, bão, hạn hán hàng năm đã gây thiệt hại nặng nề về người và tài sản, ảnh hưởng tiêu cực đến kinh tế-chính trị-xã hội tại nhiều nước trên thế giới và ở Việt Nam. Để giảm thiệt hại do thiên tai gây ra, ở Việt Nam đã có một số nghiên cứu xây dựng hệ thống cảnh báo sớm thiên tai. Mỗi hệ thống cảnh báo có các thành phần khác nhau, chức năng và mục tiêu khác nhau. Bài viết giới thiệu các thành phần cơ bản của một hệ thống cảnh báo lũ lụt theo thời gian thực và cảnh báo tới cộng đồng người dân trong vùng bị ảnh hưởng lũ lụt.

 

Để làm rõ về hệ thống cảnh báo lũ lụt theo thời gian thực, cảnh báo tới đối tượng bị ảnh hưởng là cộng đồng người dân trong vùng chịu tác động bởi thiên tai, bài viết giải thích ý nghĩa thuật ngữ cảnh báo theo thời gian thực và cảnh bảo tới cộng đồng người dân.

Cảnh báo theo thời gian thực:

Cảnh báo theo thời gian thực là cảnh báo dựa trên các số liệu được quan trắc, đo đạc theo thời gian thực. Khi có thay đổi về thời tiết, khí hậu trong khu vực, mạng lưới quan trắc tự động sẽ truyền số liệu về cơ sở dữ liệu, hệ thống cảnh báo dựa vào số liệu quan trắc theo thời gian thực từ mạng lưới quan trắc, các kịch bản đã được xây dựng để đưa ra kết quả cảnh báo ứng với số liệu được quan trắc theo thời gian thực.

Cảnh báo tới cộng đồng người dân:

Hệ thống cảnh báo thiên tai tới cộng đồng người dân là hệ thống cảnh báo ngoài nhiệm vụ cung cấp thông tin cảnh báo cho cơ quan quản lý để hỗ trợ ra quyết định ứng phó thiên tai còn cảnh báo đến cộng đồng người dân trong vùng bị ảnh hưởng.

Cấu trúc của một hệ thống cảnh báo sớm lũ lụt theo thời gian thực, cảnh báo tới cộng đồng người dân

Một hệ thống cảnh báo sớm lũ lụt theo thời gian thực bao gồm các thành phần cơ bản sau:

- Cơ sở dữ liệu (CSDL - đầu vào cho hệ thống cảnh báo sớm lũ lụt theo thời gian thực);

- Hạ tầng công nghệ thông tin và viễn thông;

- Hệ thống quan trắc, thu thập số liệu theo thời gian thực;

- Các mô hình toán tính thủy văn, thủy lực (dự báo lũ, xây dựng bản đồ ngập lụt vùng hạ du);

- Phần mềm cảnh báo theo thời gian thực;

- Mạng lưới cảnh báo lũ lụt.

Các thành phần của một hệ thống cảnh báo lũ lụt theo thời gian thực được mô tả như hình vẽ dưới đây:

Cơ sở dữ liệu (hình 1, hình 2, hình 3)

Cơ sở dữ liệu là các số liệu đầu vào cho bài toán cảnh báo, quyết định đến kết quả cảnh báo. Các số liệu được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu cho hệ thống cảnh báo sớm lũ lụt theo thời gian thực được lưu trữ theo nhiều định dạng khác nhau, gồm các số liệu được đo đạc trong quá khứ và số liệu được quan trắc theo thời gian thực:

- Số liệu khí tượng, thủy văn trong lưu vực (số liệu đo đạc trong quá khứ và số liệu quan trắc theo thời gian thực);

- Số liệu về hướng dòng chảy, dòng chảy tích lũy;

- Số liệu về độ cao, địa hình trong lưu vực;

- Số liệu về độ dốc;

- Các số liệu về hạ tầng cơ sở, phân bố dân cư, công trình giao thông, công trình công cộng, chợ, trường học, bệnh viện… hệ thống đê điều, các cụm công nghiệp, nhà máy, hệ thống thông tin, truyền thông…;

- Lịch sử các trận ngập lụt trong khu vực;

- Dữ liệu thiệt hại hàng năm (diện tích ngập, cứu trợ);

- Các số liệu về sử dụng đất, sản xuất nông nghiệp, tập quán canh tác,…

Để tăng độ chính xác kết quả cảnh báo của hệ thống cảnh báo sớm lũ lụt theo thời gian thực, các số liệu cần được thu thập từ nhiều nguồn dữ liệu khác nhau:

(1) Nguồn số liệu từ một số cơ sở dữ liệu đã có trong nước và trên thế giới (hình 1). Hiện nay, trong nước và trên thế giới có nhiều cơ sở dữ liệu có thể sử dụng cho bài toán cảnh báo sớm lũ lụt cho một số vùng. Để tích hợp các số liệu từ các cơ sở dữ liệu này cần nghiên cứu và xây dựng các module.

(2) Nguồn số liệu từ Trung tâm Khí tượng thủy văn Quốc gia, từ mạng lưới quan trắc khí tượng thủy văn đã có trong khu vực (hình 1).

(3) Các số liệu quan trắc theo thời gian thực từ hệ thống quan trắc tự động theo thời gian được xây dựng (hình 3).

Hạ tầng công nghệ thông tin và viễn  thông

Hạ tầng công nghệ thông tin và truyền thông cần cho một hệ thống cảnh báo sớm lũ lụt theo thời gian thực bao gồm các trang thiết bị công nghệ thông tin (máy tính, các thiết bị phát tin hiệu cảnh báo và các thiết bị khác) và giải pháp truyền số liệu, thông tin. Hạ tầng công nghệ thông tin, viễn thông có nhiệm vụ: (i) Quản lý, lưu trữ số liệu đầu vào cho hệ thống cảnh báo (hình 2), tiếp nhận và truyền số liệu từ mạng lưới quan trắc tự động trong hệ thống về cơ sở dữ liệu (hình 3), chạy các mô hình tính toán thủy văn, thủy lực (hình 4, hình 5) và phần mềm cảnh báo lũ lụt theo thời gian thực; (2) Chuyển tải thông tin, các bản tin cảnh báo lũ lụt tới các cơ quan quản lý và cộng đồng người dân trong vùng bị ảnh hưởng (hình 7).

(1) Hạ tầng công nghệ thông tin bao gồm hệ thống máy tính (máy chủ và các máy trạm) được kết nối mạng với nhau, các thiết bị phát tín hiệu, bản tin cảnh báo lũ lụt đến cơ quan quản lý và cộng đồng người dân trong khu vực như màn hình tivi, bảng điện tử, hệ thống loa truyền thanh, điện thoại di động… Máy chủ có nhiệm vụ quản lý, lưu trữ cơ sở dữ liệu, xử lý số liệu, tính toán các mô hình thủy văn, thủy lực và chạy phần mền cảnh báo lũ lụt theo thời gian thực, các thiết bị như màn hình tivi, bảng điện tử, loa phát thanh, điện thoại di động để truyền tải thông tin cảnh báo sớm lũ lụt. Khi thiết kế cho một hệ thống cụ thể, phải dựa vào điều kiện kinh phí, hạ tầng truyền thông, tình hình phân bố dân cư trong khu vực… mà sử dụng các thiết bị phát tín hiệu cảnh báo khác nhau.

(2) Hạ tầng viễn thông: Bao gồm các giải pháp kỹ thuật truyền thông sử dụng để truyền số liệu từ hệ thống quan trắc số liệu theo thời gian thực về máy chủ và truyền tải thông tin, bản tin cảnh báo tới mạng lưới cảnh báo lũ lụt như màn hình tivi, bảng điện tử, loa truyền thanh,... Tùy theo điều kiện thực tế tại các khu vực mà có các giải pháp truyền tin phù hợp:

- Đối với hệ thống quan trắc số liệu tự động, việc sử dụng giải pháp truyền tin từ các trạm quan trắc về máy chủ phải phù hợp với chủng loại thiết bị quan trắc sử dụng trong hệ thống và hạ tầng viễn thông trong khu vực. Hiện nay, để truyền tải số liệu từ các trạm quan trắc về máy chủ các giải pháp hay được sử dụng là truyền tin qua sóng vô tuyến, mạng 3G, các mạng di động,…

- Đối với mạng lưới cảnh báo lũ lụt đến cơ quan quản lý và cộng đồng người dân trong khu vực có thể sử dụng mạng internet, mạng 3G, vệ tinh, mạng điện thoại di động,… để truyền tải thông tin, bản tin cảnh báo lũ lụt đến các máy tính, như màn hình tivi, bảng điện tử, hệ thống loa truyền thanh và các thuê bao di động của người dân trong vùng bị ảnh hưởng.

Hệ thống quan trắc, thu thập số liệu theo thời gian thực (hình 3)

Trong hệ thống cảnh báo sớm lũ lụt theo thời gian thực thì hệ thống quan trắc, thu thập số liệu theo thời gian thực có vai trò quan trọng và ảnh hưởng đến kết quả cảnh báo. Hệ thống bao gồm mạng lưới các trạm quan trắc và phần mềm thu thập, xử lý số liệu quan trắc được theo thời gian thực. Hệ thống có nhiệm vụ tự động thu thập và truyền số liệu theo thời gian thực từ các điểm quan trắc về máy chủ cơ sở dữ liệu để làm đầu vào cho phần mềm cảnh báo lũ lụt.

(1) Mạng lưới trạm quan trắc, thu thập số liệu theo thời gian thực bao gồm các trạm đo mưa, đo mực nước, đo lưu lượng, đo hướng và tốc độ gió, đo khí áp, đo nhiệt độ,… Tùy theo yêu cầu cảnh báo, khả năng kinh phí mà bố trí mạng lưới các trạm đo phù hợp. Việc thiết kế, bố trí các trạm đo trong mạng lưới quan trắc cần lựa chọn hợp lý, đảm bảo tính khoa và dựa trên một số tiêu chí: Đối với các trạm đo mưa cần đặt ở những nơi có nguy cơ cao xảy ra lũ lụt, lũ quét có dân cư sinh sống, bảo đảm được tính đại diện cho khu vực và đo được lượng mưa lớn, ngoài ra còn phải thuận tiện trong quá trình bảo dưỡng, thay thế sau khi đi vào vận hành; Đối với các trạm đo tốc độ gió cần phải dựa vào bản đồ phân vùng và cảnh báo bão để đặt tại trạm đo gió,…

(2) Phần mềm thu thập, xử lý số liệu quan trắc: Phần mềm này được cài đặt tại máy chủ trung tâm có nhiệm vụ tự động cập nhật số liệu từ các trạm quan trắc trong hệ thống quan trắc về máy chủ, quản lý và xử lý các số liệu quan trắc theo thời gian thực phục vụ đầu vào cho bài toán cảnh báo sớm lũ lụt theo thời gian thực.

Các mô hình toán tính toán thủy văn, thủy lực (hình 4, hình 5)

- Trong bài toán cảnh báo sớm lũ lụt theo thời gian thực cần phải xây dựng được bản đồ ngập lụt vùng hạ du của lưu vực cảnh báo. Hiện nay có một số phương pháp xây dựng bản đồ ngập lụt vùng hạ du là: Xây dựng bản đồ ngập lụt dựa vào điều tra thủy văn và địa hình; Xây dựng bản đồ ngập lụt dựa vào kết quả điều tra các trận lũ lớn thực tế đã xảy ra và xây dựng bản đồ ngập lụt dựa vào việc mô phỏng các mô hình thủy văn, thủy lực. Mỗi phương pháp đều có ưu, nhược điểm khác nhau. Trong bài viết này giới thiệu phương pháp xác định bản đồ ngập lụt bằng các mô hình toán.

- Các mô hình tính toán thủy lực, thủy văn được sử dụng để dự báo lũ và xây dựng bản đồ ngập lụt vùng hạ du. Các mô hình này dựa vào các số liệu trong cơ sở dữ liệu tính toán và dự báo lũ, xác định bản đồ ngập lụt trong lưu vực theo các tần suất khác nhau.

- Hiện nay, các mô hình toán thường được sử dụng:

+ Mô hình thủy văn: TANK, NAM, HEC-HMS,…

+ Mô hình thủy lực: MIKE11 (Đan Mạch), HEC-RAS (Mỹ), VRSAP (Việt Nam).

- Các mô hình toán cho kết quả là bản đồ ngập lụt vùng hạ du lưu vực theo các kịch bản khác nhau. Đây là căn cứ đầu vào cho phần mềm cảnh báo lũ lụt theo thời gian thực.

Phần mềm cảnh báo lũ lụt theo thời gian thực (hình 6)

- Phần mềm cảnh báo lũ lụt theo thời gian thực được xây dựng có nhiệm vụ xác định phạm vi ảnh hưởng lũ lụt vùng hạ du lưu vực, xuất bản các bản tin cảnh báo tới cơ quan quản lý và cộng đồng người dân trong khu vực dựa vào số liệu quan trắc được theo thời gian thực từ hệ thống quan trắc tự động.

- Dựa vào mô hình dự báo lũ, bản đồ ngập lụt đã được xây dựng theo các kịch bản khác nhau và số liệu quan trắc được theo thời gian thực từ hệ thống quan trắc tự động, phần mềm cảnh báo lũ xác định phạm vi ngập lụt, xuất bản các bản tin cảnh báo lũ lụt để truyền tải đến các thiết bị cảnh báo. Tùy theo chủng loại thiết bị cảnh báo được thiết kế trong hệ thống mà phần mềm xuất bản các bản tin cảnh báo phù hợp: Đối với Trang thông tin điện tử cảnh báo lũ lụt, bản tin cảnh báo bao gồm bản đồ ngập lụt vùng hạ du, các thông tin về thời gian xảy ra ngập lụt, tình hình ngập lụt trong khu vực, diện tích hoa màu bị thiệt hại, các công trình kiến trúc bị ngập, các khu vực dân cư bị ảnh hưởng, phải di dời và mực nước một số địa điểm trong khu vực… Đối với thiết bị cảnh báo là màn hình tivi, bảng điện tử thì bản tin cảnh báo là các dòng thông tin cảnh báo giống như Trang thông tin điện tử cảnh báo lũ lụt nhưng ngắn gọn hơn (không có bản đồ bị ngập lụt). Đối với hệ thống loa phát thanh, bản tin cảnh báo là các thông báo về thời gian xảy ra lũ lụt, các cụm dân cư bị ảnh hưởng, mực nước tại một số địa điểm… Đối với điện thoại di động của người dân trong vùng thì bản tin cảnh báo là một tin nhắn được gửi đến các thuê bao di động có nội dung ngắn gọn bao gồm thông tin các địa điểm xảy ra ngập lụt, mức độ ngập lụt, mực  nước một số địa điểm…

Mạng lưới cảnh báo lũ lụt (hình 7)

Mạng lưới cảnh báo lũ lụt có nhiệm vụ hiển thị và truyền tải thông tin, bản tin cảnh báo lũ lụt tới cơ quan quản lý và cộng đồng người dân trong khu vực. Mạng lưới cảnh báo lũ lụt bao gồm Trang thông tin điện tử cảnh báo lũ lụt và các thiết bị hiển thị thông tin cảnh báo gồm màn hình tivi, bảng điện tử, hệ thống loa truyền thanh và (có thể) điện thoại di động của người dân trong vùng bị ảnh hưởng... Căn cứ vào điều kiện kinh phí, đặc điểm dân sinh kinh tế và hạ tầng viễn thông trong khu vực mà thiết kế mạng lưới cảnh báo, các thiết bị cảnh báo cho phù hợp.

Việc truyền tải thông tin, bản tin cảnh báo từ máy chủ đến các thiết bị cảnh báo phải phù hợp với chủng loại thiết bị sử dụng, hạ tầng viễn thông nơi đặt thiết bị. Đối với các thiết bị cảnh báo như màn hình tivi, bảng điện tử, loa truyền thanh thì có thể sử dụng mạng internet, mạng 3G, các mạng di động… Đối với điện thoại di động của người dân thì có thể sử dụng một thuê bao đầu số của một nhà cung cấp dịch vụ viễn thông để gửi tin nhắn đến các thuê bao di động của người dân (thuê bao đầu số cho phép nhắn tin đồng thời được nhiều tin nhắn - tối đa 500 tin nhắn/phút).

Khi thiết kế, lắp đặt các thiết bị cảnh báo lũ lụt chi tiết cần lựa chọn phù hợp với từng đối tượng cảnh báo: Tại trụ sở các cơ quan, xí nghiệp, bệnh viện, trường học,… có thể đặt các màn hình tivi cỡ lớn, bảng điện tử hoặc hệ thống loa truyền thanh…; Tại các nút giao thông, nơi công cộng, khu vực đông người qua lại, chợ… có thể đặt các bảng điện tử cỡ lớn, hệ thống loa truyền thanh; Tại các cụm dân cư, thôn xóm đặt hệ thống loa truyền thanh...

Kết luận

Bài viết giới thiệu các thành phần cơ bản của một hệ thống cảnh báo sớm lũ lụt theo thời gian thực và cảnh báo tới cộng đồng người dân trong vùng chịu ảnh hưởng. Khi thiết kế chi tiết hệ thống cảnh báo sớm lũ lụt theo thời gian thực cho một lưu vực cụ thể cần phải dựa vào những điều kiện thực tế của lưu vực đó (mạng lưới các trạm quan trắc khí tượng, thủy văn, hạ tầng viễn thông, điều kiện dân sinh kinh tế trong khu vực…) mà thiết kế hệ thống cảnh báo sớm lũ lụt cho phù hợp (bao gồm mạng lưới quan trắc, thu thập dữ liệu tự động, thiết bị công nghệ thông tin, thiết bị quan trắc-đầu đo, phương pháp truyền tin, phương pháp xây dựng bản đồ ngập lụt, hệ thống cảnh báo tới cơ quan quản lý và cộng đồng người dân vùng bị ngập lụt…).

Tài liệu tham khảo

[1].  Cao Đăng Dư, 2007: “Xây dựng công nghệ dự báo lũ và cảnh báo ngập lụt hệ thống sông Vệ-Trà Khúc thử nghiệm và chuyển giao công nghệ”.

[2]. Nguyễn Xuân Hậu, 2010: Ứng dụng mô hình GIS và bộ mô hình HEC xây dựng bản đồ cảnh báo ngụy cơ ngập lụt vùng hạ du các lưu vực sông miền trung (Hội nghị khoa học địa lý toàn quốc lần thứ 5-Hà Nội 2010).

[3]. Nguyễn Thế Lương, 2010: “Cảnh báo sớm các hiện tượng khí tượng thuỷ văn nguy hiểm ý nghĩa và tầm quan trọng”.

[4]. Đặng Thanh Mai, 2009: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình WETSPA và HECRAS mô phỏng, dự báo quá trình lũ trên hệ thống sông Thu Bồn-Vu Gia”.

[5]. Lê Văn Nghinh:“Ứng dụng mô hình toán trong nghiên cứu dự báo và cảnh báo lũ và ngập lụt cho vùng đồng bằng các song lớn ở Miền trung”.

[6]. Lâm Văn Phong, 2011: Nghiên cứu xây dựng mô hình hệ thống tự động giám sát và cảnh báo một số loại thiên tai tại Quảng Ninh.

[7]. Nguyễn Xuân Tuấn, 2005: Hệ thống các trạm đo đạc truyền dữ liệu tự động phục vụ công tác dự báo, cảnh báo lũ quét (Hội nghị báo cáo viên toàn quốc lần thứ II, 2005).

Phạm Văn Quý
Phó Giám đốc Trung tâm Công nghệ Phần mềm Thủy lợi

 
 
Các bài liên quan
 Nghiên cứu chế tạo bơm ly tâm hút xa 200m phục vụ nuôi trồng thủy sản ven biển (11/04/2016)
 Mảng bê tông liên kết gài tự chèn ba chiều lắp ghép dùng cho các công trình kè bảo vệ bờ sông, bờ biển (19/11/2015)
 Đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật của bê tông tự lèn (SCC) khi ứng dụng cho đập xà lan di động (26/03/2015)
 Kết quả nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị làm phẳng hố móng đập xà lan (28/10/2014)
 Giải pháp túi địa kỹ thuật để sửa chữa nâng cấp đường giao thông nông thôn (05/06/2014)
Thông báo
 Bảo vệ luận án Tiến sỹ cấp Viện (NCS. Nguyễn Tuấn Anh) [12/11/2018]
 Bảo vệ luận án Tiến sỹ cấp Viện (NCS. Nguyễn Xuân Lâm) [18/10/2018]
 Bảo vệ luận án Tiến sỹ cấp Viện (NCS. Nguyễn Quang An) [18/10/2018]
 
Văn bản pháp quy
 
 
VIDEO
Xem tiếpxemtiep
 
 
LIÊN KẾT
 
 
THÔNG TIN HỮU ÍCH

Thời tiết



 
 
 
© Cơ quan chủ quản: VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAMSố người đang online: 246
Địa chỉ: 171 Tây Sơn - Đống Đa - Hà Nội. Điện thoại: 84.43.8522086, Fax: 84.43.5632827 Tổng số người truy cập: 30,264,458
Giấy phép xuất bản số: 200/GP - BC, Cục Báo chí - BVHTT, cấp ngày 02/11/2005  
Ghi rõ nguồn 'Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam' hoặc 'VAWR.ORG.VN' khi bạn phát hành lại thông tin từ Website này.
® Powered by VAWR