09/10/2019
Nguyễn Anh Tú, Lương Quang Phục, Phan Thị Thanh Thảo, Đỗ Tiến Vĩnh, Hoàng Anh1
1Cục Quản lý tài nguyên nước, Bộ Tài nguyên và Môi trường
Tóm tắt
Trong những năm gần đây, việc chỉ đạo vận hành hồ trong mùa lũ theo Quy trình vận hành liên hồ chứa gặp nhiều khó khăn do phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: hiện trạng hồ chứa tại thời điểm quyết định vận hành (yếu tố mực nước hồ, lưu lượng đến, lưu lượng xả hiện tại), mực nước tại các trạm kiểm soát lũ (trạm thủy văn) dưới hạ du vì vậy rất cần có một công cụ hỗ trợ. Bài báo này trình bày tóm tắt cách tiếp cận xây dựng chương trình hồ trợ ra quyết định chỉ đạo vận hành hồ trong mùa lũ theo quy trình vận hành liên hồ chứa. Trên cơ sở đó, một chương trình hỗ trợ ra quyết định được thiết kế dưới dạng phần mềm máy tính với giao diện tiếng Việt đã được xây dựng.
Từ khóa: Hỗ trợ ra quyết định, quy trình vận hành hồ chứa.
1. Đặt vấn đề
Hiện nay, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã xây dựng và trình Thủ tướng Chính phủ ban hành Quy trình vận hành liên hồ chứa (QTVHLHC) trên 11 lưu vực sông lớn quan trọng. gồm: Hồng, Mã, Cả, Hương, Vu Gia – Thu Bồn, Trà Khúc, Kôn – Hà Thanh, Ba, Sêsan, Srêpôk và Đồng Nai. Tuy nhiên, chỉ đạo vận hành hồ trong mùa lũ theo QTCHLHC là công việc phức tạp, đặc biệt khi xảy ra mưa, lũ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: hiện trạng hồ chứa tại thời điểm quyết định vận hành (yếu tố mực nước hồ, lưu lượng đến, lưu lượng xả hiện tại), mực nước tại các trạm kiểm soát lũ (trạm thủy văn) dưới hạ du và hình thế thời tiết trên lưu vực (thông tin về tình hình thực tế và dự báo thời tiết, mưa lũ). Các yếu tố này diễn biến phụ thuộc vào từng trận lũ thực tế trên mỗi lưu vực sông. Do đó, cần thiết phải có một công cụ kết nối các yếu tố này nhằm hỗ trợ cho công tác chỉ đạo điều hành vận hành hồ chứa để người ra quyết định vận hành ứng phó với các tình huống mưa lũ có diễn biến phức tạp.
2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2.1. Sơ đồ tiếp cận bộ công cụ hỗ trợ công tác chỉ đạo vận hành hồ
Công cụ hỗ trợ công tác chỉ đạo vận hành hồ là một hệ tích hợp, tương tác giữa người và máy tính một cách linh hoạt, được thiết kế để hỗ trợ người ra quyết định chỉ đạo vận hành hồ. Theo QTVHLHC, việc chỉ đạo vận hành hồ trong mùa lũ dựa trên các số liệu thực tế (mưa lũ trên lưu vực, hiện trạng mực nước và lưu lượng đến hồ và hiện trạng mực nước tại điểm kiểm soát hạ du) để đưa ra quyết định phương án vận hành hồ theo từng giai đoạn (hạ mực nước đón lũ; phòng chống hoặc cắt giảm lũ hạ du; đưa mực nước về mực nước cao nhất trước lũ). Việc quyết định vận hành hồ từ quyết định sơ bộ (vận hành sơ cấp) cho đến quyết định cụ thể hơn (vận hành thứ cấp) tùy thuộc vào diễn biến mưa lũ thực tế và theo quy định của Quy trình liên hồ. Sơ đồ cấu trúc của Bộ công cụ hỗ trợ chỉ đạo vận hành hồ trong mùa lũ theo QTVHLHC gồm 03 khối (Khối cơ sở dữ liệu, tri thức; Khối chỉ đạo vận hành và Khối người sử dụng) như Hình 1.
Hình 1. Sơ đồ cấu trúc của bộ công cụ
2.2. Xây dựng bộ công cụ hỗ trợ công tác chỉ đạo vận hành hồ trong mùa lũ
a) Khối cơ sở tri thức
Khối cơ sở tri thức chứa đựng toàn bộ các số liệu, dữ liệu cho việc ra quyết định và các cơ sở khoa học thực tiễn để xây dựng các phương án vận hành hồ trong mùa lũ để hỗ trợ cho công tác chỉ đạo điều hành hồ. Từ các yếu tố là dấu hiệu để hỗ trợ cho việc ra quyết định vận hành hồ sẽ đưa ra phương án vận hành có thể được thực hiện trong thực tế. Khối cơ sở tri thức gồm thành phần chính là: Khối cơ sở dữ liệu và Khối mô hình số
Khối cơ sở dữ liệu: là yếu tố đầu ban đầu vào cho việc quyết định vận hành. Cơ sở dữ liệu được xây dựng trên nền tảng cấu trúc có thể phân quyền cho nhiều người dùng (thuộc các đơn vị: Cục Quản lý tài nguyên nước, cơ quan dự báo khí tượng thủy văn, Ban Chỉ huy Phòng chống lụt bão và Tìm kiếm cứu nạn, chủ đơn vị quản lý vận hành hồ). Tại đây, người sử dụng (đã được phân quyền) được phép truy cập, chỉnh sửa và trao đổi thông tin, dữ liệu thông qua hệ thống Email điện tử. Khối cơ sở dữ liệu bao gồm: dữ liệu về lưu vực sông, dữ liệu về hồ chứa, dữ liệu về trạm thủy văn kiểm soát lũ hạ du.
Khối cơ sở mô hình số: chứa đựng các thông tin về cơ sở lý thuyết các mô hình thủy văn, thủy lực được sử dụng; các điều kiện đầu vào, điều kiện biên; ngân hàng các phương án sẵn có; kết quả tính toán theo các phương án.
Hình 2. Cấu trúc khối cơ sở dữ liệu
b) Khối chỉ đạo vận hành hồ
Được thiết lập trong các điều kiện theo QTVHLHC (điều kiện thời tiết bình thường, điều kiện có mưa lũ) và phân tích, hỗ trợ việc chỉ đạo vận hành dựa trên việc phân tích kết hợp các điều kiện vận hành hồ chứa trong mùa lũ.
Khối chỉ đạo vận hành hồ bao gồm các modun: Số liệu vận hành, số liệu dự báo và modun chỉ đạo vận hành.
Khối chỉ đạo vận hành được xử lý qua 02 cấp độ: cấp độ chỉ đạo sơ cấp và cấp độ chỉ đạo thứ cấp tương ứng với điều kiện mưa lũ thực tế và tuân thủ theo các quy định của Quy trình liên hồ.
Khối chỉ đạo vận hành sơ cấp: cho phép người sử dụng dựa trên những điều kiện thực tế về mực nước hồ, lưu lượng đến hồ, mực nước hạ du để đưa ra quyết định ban đầu cho việc vận hành. Tại đây, phần mềm tự động so sánh các điều kiện thực tế với các phương án vận hành theo Quy trình liên hồ được xây dựng sẵn có để hỗ trợ đưa ra phương án vận hành dạng sơ bộ.
Hình 3. Giao diện hỗ trợ chỉ đạo vận hành sơ cấp
Khối chỉ đạo vận hành thứ cấp: Tiếp theo bước chỉ đạo sơ cấp (chỉ đạo sơ bộ), người sử dụng tiếp tục chuyển đến bước chỉ đạo cụ thể. Tại đây, người có thẩm quyền chỉ đạo vận hành đưa ra phương án vận hành dựa trên phương án sơ bộ.Phương án chỉ đạo vận hành được lựa chọn sẽ gửi cho đối tượng liên quan qua Email điện tử.
Hình 4. Giao diện chỉ đạo vận hành thứ cấp
c) Khối người sử dụng
Bộ công cụ được xây dựng và thể hiện trên nền tảng Internet với giao thức mày chủ - máy trạm. Điều đó có nghĩa các thông tin của hệ thống Bộ công cụ hỗ trợ chỉ đạo vận hành hồ trong mùa lũ theo QTVHLHC sẽ được lưu trữ trên máy chủ và các giao thức trao đổi thông tin sẽ được thực hiện qua đường truyền internet theo một địa chỉ truy cập được thiết lập sẵn.
Tại đây, người sử dụng được phân quyền đăng nhập hệ thống dưới tên và mật khẩu được cung cấp sẵn có cho 4 nhóm đối tượng sử dụng thuộc các đơn vị: Cục Quản lý tài nguyên nước, cơ quan dự báo khí tượng thủy văn, Ban Chỉ huy Phòng chống lụt bão và Tìm kiếm cứu nạn, chủ đơn vị quản lý vận hành hồ.
Hình 5. Giao diện hiển thị của Bộ công cụ hỗ trợ chỉ đạo vận hành hồ
Hệ thống hỗ trợ ra quyết định chỉ đạo vận hành hồ chứa trong mùa lũ theo quy trình vận hành liên hồ chứa được xây dựng và thể hiện trên nền tảng internet với giao thức máy chủ-máy trạm. Điều đó có ý nghĩa là các thông tin của hệ thống hỗ trợ chỉ đạo vận hành hồ trong mùa lũ theo quy trình vận hành liên hồ chứa sẽ được lưu trữ trên máy chủ và các giao thức trao đổi thông tin sẽ được thực hiện qua đường truyền internet theo một địa chỉ được thiết lập sẵn.
Hệ thống này được thiết lập có tính tổng quát, để mở và người sử dụng có thể bổ sung hoặc chỉnh sửa dữ liệu cần thiết, bao gồm: Thiết lập bổ sung thêm hồ chứa và thông tin kèm theo; thiết lập bổ sung thêm lưu vực sông và thông tin kèm theo; thiết lập bổ sung thêm các tính năng về vận hành hồ.
4. Kết luận
Với việc triển khai thành công hệ thống phần mềm bộ công cụ hỗ trợ chỉđạo vận hành hồ theo QTVHLHC trong mùa lũ, có thể nói một lần nữa Cục Quản lý tài nguyên nước đã thành công trong việcứng dụng công nghệ thông tin trong việc chỉ đạo vận hành hồ nhằm thích ứng với các tình huống mua lũ có diễn biến phức tạp.Các kết quả nghiên cứu đã tạo tiền đề cho việc nghiên cứu đề xuất các giải pháp vận hành tối ưu hệ thống các hồ chứa trong mùa lũ trên các lưu vực sông, bước đầu hình thành và xây dựng lên Bộ công cụ hỗ trợ người ra quyết định điều hành hệ thống hồ theo QTVHLHC.
Hệ thống công cụ hỗ trợ ra quyết định chỉ đạo vận hành hồ này có thể đượcáp dụng một cách khả thi làm cho việc ra quyết định chỉ đạo vận hành có cơ sở khoa học, chắc chắn hơn. Mặt khác phương pháp luận và mô hình đã được lập trình thành công cụ phần mềm có thể áp dụng cho nhiều lưu vực sông khác nhau.
(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường, số Chuyên đề Tiếng Việt II/2019)
Tài liệu tham khảo
1. Scott Morton, Hệ thống quyết định quản lý: Nền tảng máy tính hỗ trợ cho việc ra quyết định, 1971.
2. Gerrity.Jr, Thiết kế hệ thống ra quyết định người – máy: Ứng dụng quản lý danh mục đầu tư, 1971.
3. Thủ tướng Chính phủ, Quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Ba, 2018.
References:
1. Scott Morton, System of management decision: Computer platforms for decision support, 1971
2. Gerrity.Jr, Design of decision system between human – machine: application of investment management, 1971.
3. Prime Minister: Reservoir operation rules of Ba River Basin, 2018
Development research of the supporting tool for reservoir operation in flood season in accordance with multi-reservoir operation rules
Nguyễn Anh Tú, Lương Quang Phục, Phan Thị Thanh Thảo, Đỗ Tiến Vĩnh, Hoàng Anh
The Water resources management, The Ministry of Natural Resources and Environment
ABSTRACT
In recent years, the reservoir operation in flood season based on the multi-reservoir operation rules is difficult because of factors such as the current state of reservoirs at the operation time (water level, recent inflow, recent discharge), water level at flood control stations (hydrological stations) in downstream, hence, it is necessary to have a support tool to solve these problems. This paper summarizes the approach to develop the project on the supporting tool for reservoir operation in flood season in accordance with multi-reservoir operation rules. On that basis, one decision-support program is designed with Vietnamese interface that has been developed.
Key words: Support to make decisions, reservoir operation rules.
