Tải bản đầy đủ
2 Thực trạng cảnh báo lũ quét và sạt lở đất ở Việt Nam

2 Thực trạng cảnh báo lũ quét và sạt lở đất ở Việt Nam

Tải bản đầy đủ

Lũ quét và sạt lở đất là lũ xảy ra bất ngờ trên các lưu vực sông suối nhỏ miền núi,
dòng chảy xiết, thường kèm theo bùn đá, lũ lên nhanh, xuống nhanh, có sức tàn phá
lớn. Đặc điểm chính của lũ quét và sạt lở đất.
- Chứa lượng vật rắn rất lớn: Lũ quét thường có tỷ lệ vật chất rắn rất lớn, thường
chiếm 3-10%, thậm chí trên 10% và trở thành dạng lũ bùn đá, rất hay xảy ra ở nước ta.
- Lũ quét có sức tàn phá rất lớn, gây thiệt hại lớn về người và tài sản. Vì vậy, động
lực của nó rất lớn, sức tàn phá lớn xuất hiện trên lưu vực có sườn dốc cao, độ dốc lớn
và hình dạng thích hợp cho mạng sông suối tập trung nước nhanh. Lũ xảy ra trong thời
gian ngắn (thường vào đêm và sáng), có tốc độ lớn, quét mọi thứ trên đường đi.
- Lũ quét nghẽn dòng: do vỡ các đập tạm thời do cây cối, rác, bùn cát và các vật thể
khác làm nghẽn dòng sông, suối do mưa lớn gây ra.
Lũ quét nghẽn dòng là loại hình lũ miền núi thường phát sinh từ các khu vực có
nhiều trượt lở ven sông, suối. Đó là các khu vực đang có biến dạng mạnh, sông suối
đào xẻ lòng dữ dội, mặt cắt hẹp, sườn núi rất dốc. Do mưa lớn kéo dài, dòng suối đột
nhiên bị tắc nghẽn, nước sông suối dâng cao ngập một vùng rộng lớn thường là các
vùng lòng chảo, những thung lũng. Khi dòng lũ tích tụ đến mức đập chắn bị mất ổn
định và vỡ, lượng nước tích lại trong vùng lòng chảo khi bị nghẽn dòng được giải
phóng đột ngột tạo thành sóng lũ lớn cho phía hạ lưu.
- Lũ bùn đá là dòng lũ đậm đặc bùn đá, cuộn chảy với động năng lớn. Lượng bùn đá
trong dòng lũ chủ yếu do sạt lở núi cung cấp. Một phần bùn đá được lấy từ vật liệu có
sẵn trong lòng suối. Đây là loại lũ quét đặc biệt nguy hiểm, thường gây nhiều thương
vong lớn.
- Lũ quét vỡ đập, đê, hồ chứa: là lũ do vỡ hồ, đập, đê hoặc công trình thuỷ điện,
thuỷ lới gây ra. Lũ quét dạng này có sức tàn phá rất lớn trong khu vực rộng.
- Lũ quét hỗn hợp là tổ hợp bất lợi giữa nhiều dạng thiên tai như sạt lở đất, lũ quét
sườn dốc, lũ bùn đá. Đây là dạng lũ thường xảy ra nhiều ở vùng núi nước ta và chúng
có sức tàn phá mạnh, trong khu vực rộng.
1.2.2 Thực trạng cảnh báo lũ quét và sạt lở đất trên thế giới và Việt Nam
Trên thế giới mỗi năm xảy ra rất nhiều các vụ lũ quét và sạt lở đấy lớn nhỏ làm thiệt
hại nghiêm trọng về người và tài sản. Đặc biệt là ở các nước thuộc Châu Á như Ấn
Độ, Trung Quốc, Nhật Bản, Pakistan, Nelpan, Bangladesh, một số nước ở khu vực châ
Âu như Pháp, Ý, Tây Ban Nha, hay các khu vực Đông Nam Á khác như Việt Nam,
Indonesia, Philippin. Chính vì những thiệt hại lớn về người và tài sản như vậy, ngay từ
những năm 80 của thế kỷ XX, nhiều nước trên thế giới đã chú ý đến nghiên cứu tìm ra
các biện pháp, công cụ để sớm cảnh báo tai biến do lũ quét và sạt lở đất nhằm giảm
thiểu thiệt hại do chúng gây ra.Việc cảnh báo dài hạn là phương pháp sử dụng dữ liệu
ảnh viễn thám, kết hợp với thông tin địa lí toàn cầu GPS( Global Positioning System)
10

và các mô hình toán học để xây dựng bản đồ về các khu vực có nguy cơ xảy ra lũ quét
và sạt lở đất cao. Việc cảnh báo tức thời là sử dụng cảm biến để nhận dạng các dấu
hiệu ngay trước khi thảm họa có thể xảy ra. Ví dụ như các hệ đo mưa thương mại phổ
biến như model 52202-10-L/52203-L Tipping Bucket [5], máy đo mưa có dây với hai
bộ đếm RAINEW-211 803-1002 [6]. Chúng có đặc điểm chung là giá thành tương đối
đắt đỏ, khó có thể đưa vào đại trà. Hiện tại ở Việt Nam chưa có hệ thống nào có thể
xác định được lũ quét và sạt lở đất dựa vào lượng mưa.
1.3 Kết luận
Lũ quét và sạt lở đất là loại hình thiên tai phổ biến nhất trên thế giới và Việt Nam
nơi mà ba phần tư lãnh thổ có địa hình đồi núi, hoạt động kinh tế - xã hội chưa được
quy hoạch một các hợp lí nên thường xảy ra lũ quét và sạt lở đất. Những năm gần đây,
do tác động của biến đổi khí hậu, các loại hình thiên tai này diễn ra với tần suất và
cường độ ngày càng gia tăng gây thiệt hại lớn về người và tài sản.
Mưa và lượng nước dồn nhanh với cường độ lớn là nguyên nhân trực tiếp gây ra lũ
quét và sạt lở đất. Đo được lượng mưa và lượng nước trên các sông suối theo thời gian
là 1 phương pháp tốt có thể cảnh báo sớm lũ và sạt lở đất. Trên thế giới có nhiều hệ đo
mưa, đo mực nước lũ khác nhau như việc sử dụng công nghệ viễn thám, hay các thiết
bị như model 52202-10-L/52203-L Tipping Bucket , RAINEW-211 803-1002. Đặc
điểm chung của chúng là tương đối đắt đỏ và không thể triển khai với quy mô đại trà ở
điều kiện Việt Nam. Hệ đo mưa, đo mức lũ giá rẻ là một giải pháp phù hợp mà vẫn
đảm bảo được độ chính xác của các kết quả đo. Hệ đo mưa đã được triển khai ở điều
kiện thực tế tại tỉnh Hà Giang và cho kết quả tốt. Đây chính là điều kiện để có thể triển
khai đại trà trong tương lai.

Chương 2: Thiết kế hệ thống
Hệ đo mưa và đo mức lũ bao gồm 2 thiết bị hoàn toàn độc lập với nhau, nhưng nhìn
chung chúng vẫn phải đảm bảo đầy đủ các yêu cầu về mặt thiết kế sau:
-

Tổng chi phí phải ít hơn 2 triệu đồng.

-

Hệ thống phải hoạt động được trong 1 thời gian khi không có nguồn điện.

-

Cảm biến phải xác định được các mực nước khác nhau trong gầu đo mưa.

-

Phải đưa ra được cảnh báo tức thời tới người sử dụng khi các thông số đo
vượt quá ngưỡng an toàn.
11

-

Các đèn trạng thái phải thể hiện được mức nước theo thời gian thực.

2.1 Thiết kế tổng quan
Hình 2.1 miêu tả thiết kế về mặt khái niệm của hệ. Nó bao gồm 2 thiết bị độc lập.
Đầu tiên là thiết bị đo mức lũ, nó sử dụng năng lượng mặt trời, cảm biến sẽ đo mực
nước trên các dòng sông, suối sau đó sẽ truyền dữ liệu về trang chủ, đồng thời sẽ phát
tín hiệu cảnh báo đến nhà chức trách thông quan công nghệ GSM khi nó vượt quá
ngưỡng an toàn. Thiết bị thứ 2 có nhiệm vụ đo lượng nước mưa theo thời gian thực, nó
sẽ cảnh tức thời khi lượng nước vượt quá ngưỡng an toàn bằng còi cảnh báo ngay tại
vị trí mà thiết bị được đặt thường là trong khu dân cư.

Hình 2.1: Mô hình khái niệm hệ thống
Ở thiết bị đo mưa, nó bao gồm các thành phần như cảm biến, khối nguồn và pin, vi
điều khiển, còi cảnh báo…Hình 2.2 sẽ mô tả sơ đồ khối của hệ.

12

Hình 2.2: Sơ đồ khối hệ đo mưa
Thiết bị đo mưa sẽ có 2 chế độ làm việc khác nhau. Chế độ 1 khi có nguồn điện, thiết
bị sẽ sử dụng trực tiếp năng lượng từ nguồn điện, và lúc này pin Litium 6000 mAh
được sạc. Ngược lại ở chế độ 2 khi mất điện điều rất hay sảy ra trong điều kiện mưa lũ,
thiết bị sẽ sử dụng điện năng được tích lũy trong pin Lithium. Cảm biến sẽ cung cấp
dữ liệu cho về lượng nước hiện có trong gầu đo mưa. Sau đó vi điều khiển họ AVR có
nhiệm vụ tính toán lượng nước theo thời gian và quyết định xem có đưa ra cảnh báo
hay không.
Thiết bị đo lũ bao gồm 1 mô-đun năng lượng mặt trời, pin có khả năng sạc được, cảm
biến đo lượng nước, mô-đun truyền dữ liệu GSM, vi điều khiển… Dữ liệu từ cảm biến
sau khi được xử lí sẽ được truyền về trang chủ và gửi đến nhà chức trách thông qua
mô-đun GSM sim900A. Vì hệ được đặt ở trên các dòng sông, suối nên thiết bị phải có
khả năng sử dụng năng lượng mặt trời để có thế chủ động nguồn điện. Hình 2.3 sẽ mô
tả các khối của thiết bị:

Hình 2.3: Sơ đồ khối hệ đo lũ
2.2 Thiết kế phần cứng
Ở phần này sẽ trình bày các cấu kiện con của cả 2 thiết bị.
2.2.1 Mạch Arduino
Vi điều khiển là bộ não của thiết bị.Vi điều khiển là một chip máy tính thu nhỏ,
cho phép các hệ thống điện tử thực hiện tính toán các phép logic thức tạp. Có rất nhiều
các loại vi điều khiển tích hợp số khác nhau như họ AVR, PIC, 8051… Arduino Uno
là một mạch vi điều kiển dựa trên chip ATmega328P. Nó có 14 chân vào ra kỹ thuật
số, sử dụng thạch anh 16 Mhz, kết nối USB. Nó chứa tất cả các hỗ trợ cần thiết cho vi
điều khiển; kết nối một cách đơn giản với máy tính thông qua giao tiếp USB. Năng
lượng cung cấp cho vi mạch này có thể là thông qua cổng kết nối USB, bộ chuyển đổi
13