Оволодіння технологією прогнозування стоку в посушливий сезон на кордоні між В'єтнамом та Китаєм

Сучасні технології та незалежні дані допоможуть опанувати інформацію про течії вище за течією, покращити можливості прогнозування та керувати водними ресурсами в басейні Червоної річки.

У контексті дедалі глибшого впливу зміни клімату та непередбачуваних коливань у міжнародній річковій системі, прогнозування стоку річки Червоної річки в посушливий сезон, особливо у її верхній течії за межами території В'єтнаму, стало нагальною вимогою для забезпечення водної безпеки та ефективної експлуатації водосховищ.

Виходячи з цього, дослідницька група під керівництвом доцента, доктора Нгуєн Тьєн Зянга (Університет природничих наук, В'єтнамський національний університет, Ханой) реалізувала проєкт « Дослідження з розробки методів і технологій прогнозування стоку в посушливий сезон, 10-денний, місячний та сезонний періоди на кордоні між В'єтнамом і Китаєм» протягом 36 місяців (січень 2023 р. - грудень 2025 р.) за Програмою 562 Міністерства науки і технологій .

Огляд наукового семінару, присвяченого результатам проекту «Дослідження з розробки методів та технологій прогнозування стоку в посушливий сезон, 10-денний, місячний та сезонний періоди на кордоні між В'єтнамом та Китаєм». (Фото: Міністерство науки і технологій)

Створення сучасної платформи даних та технології прогнозування для Червоної річки

Система річок Червона річка - Тхайбінь є другим за величиною басейном у В'єтнамі, що відіграє стратегічну роль з точки зору економіки, політики та водної безпеки. Однак, оскільки більше половини стоку в басейні протягом сухого сезону знаходиться на території Китаю, прогнозування є складним через відсутність гідрометеорологічних даних вище за течією, тоді як експлуатація серії гідроелектростанцій у Китаї постійно змінює природний режим стоку.

Традиційні моделі опадів та стоку більше не підходять. Питання полягає в наступному: як робити точні прогнози, коли майже немає даних про вище за течією?

Виходячи з цієї вимоги, дослідницька група підійшла до вирішення проблеми за допомогою комбінації сучасних методів: використання даних дистанційного зондування, супутникових знімків, даних повторного аналізу та гідрологічних моделей у поєднанні з передовими алгоритмами машинного навчання. Команда не лише прогнозувала, але й створила перший повний набір даних про верхів'я Червоної річки в Китаї, яка протягом багатьох років була прогалиною у в'єтнамській галузі водних ресурсів.

Виходячи з цих пояснень, тема визначає три основні цілі: створити набір даних про природно-географічні умови, систему основних водосховищ (характеристики, процедури експлуатації...) у верхній частині басейну Червоної річки в провінції Юньнань, Китай; оцінити зміну гідрологічного режиму у верхній частині басейну Червоної річки під впливом зміни клімату та систему основних водосховищ у Китаї; розробити метод і технологію прогнозування стоку в посушливий сезон на середній період 10 днів, місяців і сезонів до кордону між В'єтнамом і Китаєм; застосувати пілотну програму до конкретного суббасейну (у басейні Червоної річки). Також пропонується орієнтація рішень на мінімізацію шкоди, спричиненої змінами стоку в посушливий сезон, на основі комплексного аналізу семи дослідницьких матеріалів.

Основна увага в дослідженні приділяється відтворенню природних умов, систем водосховищ, коливань рівня води – площі водосховища та змін гідрологічного режиму під впливом соціально-економічного розвитку, а також зміни клімату. Команда розробила платформу WebGIS для зберігання, моделювання та візуалізації даних у режимі реального часу, що підтримує пошук, аналіз та експлуатацію водосховищ. Цей інструмент забезпечує онлайн-доступ, використовує відкриті дані та є повністю незалежним від авторських прав на комерційне програмне забезпечення.

Комбінація алгоритмів машинного навчання покращує точність прогнозу сухого сезону

Під час впровадження команда застосувала супутникові знімки високої роздільної здатності (знімки Sentinel, Landsat, MODIS та NICFI 5m) у поєднанні з даними супутникового альтиметра для визначення площі водної поверхні та змін рівня води у водосховищах вище за течією, де В'єтнам не має прямих даних моніторингу. Цей процес був протестований на низці водосховищ у В'єтнамі, перш ніж його було поширено на 15 великих водосховищ у регіоні Юньнань (Китай), що дозволило розрахувати зміни запасів та скидів води з часом.

Паралельно існує система внутрішньосезонних та сезонних моделей прогнозування опадів, призначених для верхів'їв річки Да - найважливішої ділянки вище за течією системи Червоної річки. Моделі дозволяють прогнозувати опади з періодом 90-180 днів з кроком часу 10-30 днів, створюючи вхідні дані для моделювання стоку в посушливий сезон.

Зокрема, команда розробила набір моделей прогнозування потоку на основі комбінації понад 10 алгоритмів машинного навчання та фізичних гідрологічних моделей, що призвело до створення трьох оптимальних моделей прогнозування на горизонтах 1 місяць, 3 місяці та 6 місяців, а також гібридної моделі, що поєднує дані та фізику. Ці моделі дозволяють розраховувати середній 10-денний потік – обов’язкову вимогу Процедури експлуатації міжводосховищ Ред-Рівер, виданої відповідно до Рішення 740/QD-TTg.

Вимірювання даних про течію річки Да вище за течією в Пак Ма, Муонг Те, Лай Чау для дослідження проекту. (Фото: Наука і технології)

Доцент доктор Нгуєн Тьєн Зянг зазначив, що застосування машинного навчання в прогнозуванні стоку принесло «обнадійливі початкові результати з вищою точністю порівняно з традиційними методами, особливо ефективними в умовах дефіциту даних» . Набір технологій прогнозування стоку в сухий сезон проходить калібрування, тестування та незабаром буде впроваджено в практичні випробування, що обіцяє відкрити новий підхід до управління транскордонними водними ресурсами.

Проєкт також має фундаментальне значення для планування стратегій водної безпеки. В'єтнам вперше може оцінювати, моделювати та прогнозувати потік верхньої течії Червоної річки за межами своєї території, не обмінюючись даними з Китаєм – те, що багато країн з міжнародними річками досі змушені робити, щоб бути проактивними в управлінні.

Результати сприятимуть завершенню бази даних Червоної річки; підтримці експлуатації водосховищ, розподілу водних ресурсів, реагування на посуху в дельті Червоної річки; а також наданню наукових аргументів для майбутніх досліджень або переговорів, пов'язаних зі співпрацею в управлінні басейном Червоної річки.

Завдяки системному підходу, сучасним технологіям та незалежно розробленим даним, проєкт знаменує собою важливий крок уперед у зусиллях щодо «опанування» інформації про стан вище за течією та покращення можливостей прогнозування та управління водними ресурсами в басейні Червоної річки. За умови широкого застосування результати дослідження не лише служать науковим завданням, але й створюють передумови для сталого розвитку Північної дельти в контексті зростаючих проблем з водними ресурсами.

Туї Лінь

Джерело: https://vtcnews.vn/lam-chu-cong-nghe-du-bao-dong-chay-mua-can-den-bien-gioi-viet-trung-ar991988.html