• Thứ Tư, 28/04/2004 09:37 (GMT+7)

    Phần mềm thuỷ lợi - Những "Sơn Tinh" của thế kỷ XXI

     

    Khi số báo này đến tay bạn đọc PC World B thì mùa lũ Nhâm Ngọ (2002) đang bước qua đỉnh điểm ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL).Trước đó (tháng 9/2002), nó đã tàn phá ác liệt hai tỉnh Nghệ - Tĩnh ở miền Trung. Còn ở đồng bằng sông Hồng, dân chúng cũng đã từng phập phồng lo sợ vì những điểm sủi nước tại nhiều làng dọc các triền đê (8/2002). CNTT đã làm gì, cần làm gì và có thể làm gì?

    Nhớ lại trận lũ lớn nhất ở ĐBSCL trong vòng 75 năm qua (10/2000), ta vẫn không hết bàng hoàng cả về đỉnh lũ, thời gian ngập, tổng lượng nước và mức độ nguy hiểm. Diện tích bị ngập lên đến 2,3 triệu ha. Lũ làm chết khoảng 500 người, làm ngập 865.166 hộ, 376 bệnh viện, 2.751 trường học, 1.273 km quốc lộ và liên tỉnh lộ, 9.737 km đường liên huyện và liên xã. Lũ đã làm hư hại 1.470 km bờ đê và bờ bao; làm mất trắng 55.519 ha lúa hè thu, giảm năng suất 168.814 ha khác; làm ngập 93.265 ha hoa màu, vườn cây ăn trái và cây công nghiệp... Tổng thiệt hại mùa lũ năm đó ở ĐBSCL ước đến 4.000 tỉ đồng.

    Hiểu được Thuỷ Thần và chung sống với Ông không thể thiếu CNTT.

    GS - Viện sĩ Nguyễn Văn Hiệu đã từng phát biểu trong hội thảo về đào tạo nhân lực CNTT tại Bộ Giáo Dục và Đào Tạo (2/2002): "Tôi đã hơn một lần khẳng định với Nhà Nước rằng, không có sự hỗ trợ đắc lực của CNTT, sẽ không thể làm tốt công tác phòng chống lũ ở Việt Nam, đặc biệt là ở ĐBSCL".

    Bức tranh tổng thể

    "Thuỷ lợi" chính là khai thác triệt để những nguồn lợi do nước mang lại, đồng thời hạn chế tối đa tác hại do nước gây ra. Vấn đề là nắm được tài nguyên nước, biết nguồn nước có bao nhiêu, phân phối trong không gian (theo địa dư) và thời gian (theo mùa) như thế nào, từ đó tìm cách giải quyết mâu thuẫn giữa khả năng cung cấp nước của tự nhiên và nhu cầu nước của quốc gia (ví dụ, do phân phối không đều, mùa lũ thì thừa nước, tai hoạ, chết chóc, mùa hạn thì thiếu nước, cây cối chết khô, rồi cùng một mùa có nơi dư thừa, nơi lại thiếu nước nghiêm trọng). Để giải quyết mâu thuẫn đó phải làm các công trình thuỷ lợi phục vụ điều tiết nước, tưới tiêu..., đi đôi với công tác dự báo, quy hoạch phòng chống lũ lụt.

    Toàn bộ hai khối công việc rất lớn và phức tạp:

    •  Hiểu rõ Ông Thần Thuỷ, nắm vững các quy luật, tái giả lập các hoạt động đã qua của Ông cũng như đoán nhận những gì Ông sẽ làm v.v...

    •  Làm Ông thêm hiền lành, bớt hung dữ.

    Đều không thể thiếu sự giúp sức của CNTT.

    Ở cấp quản lý cao nhất của ngành hiện đã có nhiều biến chuyển trong cách nhìn nhận và ứng xử với CNTT. Thứ trưởng, GS-TSKH Phạm Hồng Giang vốn là chuyên gia lão luyện về CNTT. Chúng tôi đã có cuộc trao đổi với thứ trưởng Phạm Hồng Giang. Ông cho biết:

    "Bộ NN&PTNT chia ra bốn mảng công việc chính cần đẩy mạnh ứng dụng CNTT:

    Thứ nhất, CNTT phục vụ quản lý hành chính nhà nước và phục vụ quản lý tài nguyên (đất - nước - rừng). Các thông tin về quản lý hành chính phải được nối thông với Chính Phủ và các Bộ, ngành có liên quan. Nó cũng phải triển khai nhanh nhạy đến các Sở ở 61 tỉnh thành và các doanh nghiệp, cơ quan trực thuộc theo ngành dọc. Đây cũng là cốt lõi của chương trình 112 mà Chính Phủ đang tích cực triển khai.

    Thứ hai, tăng cường cung cấp thông tin phục vụ sản xuất và thương mại hoá sản phẩm nông lâm nghiệp. Đây là vấn đề tối quan trọng đối với nền sản xuất hàng hoá. Bằng việc ứng dụng CNTT, Bộ và các cơ quan đầu ngành của Bộ phải thường xuyên và kịp thời chỉ ra cho 61 tỉnh thành, các doanh nghiệp trực thuộc và cả đến từng hộ nông dân biết đầy đủ các thông tin về điều kiện tự nhiên (khí hậu, thổ nhưỡng, tưới tiêu), công nghệ mới về chế biến sản phẩm, tình hình thị trường trong nước và ngoài nước.

    Thứ ba, phát triển CNTT với các phần mềm kỹ thuật. Công cuộc hiện đại hoá NN&PTNT rất cần đến những phần mềm dự báo thiên tai, quy hoạch rừng, quy hoạch thuỷ lợi, phần mềm thiết kế, thi công, điều hành các công trình, phần mềm sinh học, phần mềm phân tích lâm nghiệp...

    Thứ tư, đào tạo nhân lực CNTT cho ngành luôn là chính sách thường xuyên theo hai hướng: đào tạo chuyên ngành CNTT từ đầu và đào tạo "bằng thứ hai" cho các kỹ sư, cử nhân trẻ có năng lực và say mê với tin học. Thực tiễn những năm qua cho thấy nhiều chuyên gia CNTT xuất sắc của chúng tôi xuất thân từ một ngành chuyên môn, rồi tự học mà trưởng thành".

    Trong khuôn khổ một bài báo, chúng tôi không có tham vọng đi sâu vào đầy đủ mọi lĩnh vực của ngành NN&PTNT mà chỉ riêng nhấn mạnh về thuỷ lợi. Ở mảng công việc này, CNTT đã có những tiền đề từ rất sớm.

     Internet đã giúp cho việc chỉ đạo công tác thuỷ lợi thông suốt, sớm có hiệu lực từ Bộ đến 61 tỉnh thành trong cả nước. Trang web của Bộ từ năm 2001 đến nay mỗi ngày thêm sinh động và phong phú, cập nhật thông tin khá tốt (www.mard.gov.vn).

    Lực lượng làm CNTT tuy còn mỏng, nhưng đã xuất hiện một vài trung tâm mạnh và những chuyên gia giỏi, tâm huyết với ngành thuỷ lợi. Việc ra đời Trung Tâm Công Nghệ Phần Mềm Thuỷ Lợi (CWRS) vào 8/2000 là một bước đi đúng hướng, góp phần thúc đẩy ứng dụng CNTT trong thủy lợi. Tính đến thời điểm tháng 03/2002, ngành thuỷ lợi đã có 6 phần mềm được Bộ NN& PTNT thẩm định, cho phép áp dụng phổ biến trong thiết kế các công trình: "Tính kết cấu công trình thuỷ lợi" (Trường ĐH Thuỷ Lợi), "Tính toán điều tiết lũ" (Trường ĐH Xây Dựng), "Tính toán thuỷ lực" (Trường ĐH Thuỷ Lợi), "Tính toán ổn định mái dốc" (Công Ty Tư Vấn Xây Dựng Thuỷ Lợi 1), "Kinh vĩ toàn đạc" (CWRS), "Tính dự  toán xây dựng cơ bản" (Vụ Đầu Tư XDCB, Bộ NN&PTNT). Ngoài ra còn khoảng vài chục phần mềm khác thuộc đủ các lĩnh vực: thiết kế, điều hành, quản lý. . . đang được phổ biến và ứng dụng tại các công trình thuỷ lợi và các công ty thuỷ nông địa phương. Đáng chú ý là việc xây dựng và ứng dụng các phần mềm đã có sự phối hợp khá tốt giữa các đơn vị trong và ngoài ngành thuỷ lợi (ví dụ: Công ty Hài Hoà (2 phần mềm), Công Ty Tin Học Xây Dựng CIC (10 phần mềm)... ), và sự chủ động sáng tạo của các địa phương (như công ty thuỷ nông Tiền Giang, công ty thuỷ nông Bắc Đuống (Bắc Ninh)...)

    Một chút về những "Sơn tinh" Tin Học

    Một trong số đó là chương trình "VRSAP và mô hình toán lũ ĐBSCL" của cố PGS-TS, anh hùng lao động Nguyễn Như Khuê và đồng nghiệp của ông thuộc Phân Viện Khảo Sát Quy Hoạch Thủy Lợi Nam Bộ.

    Nói đến TS Nguyễn Như Khuê, ít ai biết 35 năm trước bạn bè thường gọi Ông là "Khuê Integral" vì ông suốt ngày mải mê với các phương trình vi tích phân mô tả các dòng chảy và còn vì dáng ông lòng khòng như một dấu tích phân mà ông luôn quần thảo. Không có niềm say mê toán học, am hiểu sâu sắc các mô hình toán học ứng dụng trong tính toán các dòng chảy thì làm gì có VRSAP và mô hình toán lũ ĐBSCL. Khởi đầu (năm 1987 - 1989) "VRSAP" được  viết bằng ngôn ngữ Fortran với hạn chế về bộ nhớ và tốc độ tính toán. Đến năm 1990 - 1996, VRSAP được cải tiến, chuyển sang ngôn ngữ Quick Basic và đến đầu năm1998 (lúc này  TS Nguyễn Như Khuê đã mất), TS Chu Thái Hoành và cộng sự một lần nữa cải tiến VRSAP, chuyển sang dùng ngôn ngữ Visual Basic chạy trong môi trường Windows. Kể từ đây, tốc độ tính toán cao lên rất nhiều, không còn bị hạn chế về bộ nhớ như khi chạy trong môi trường DOS, đáp ứng yêu cầu của thực tế, phục vụ tốt hơn cho công tác quy hoạch thuỷ lợi ĐBSCL. Cho đến nay, mô hình đã được sử dụng để mô phỏng các trận lũ lớn (1978, 1991, 1994, 1996 và 2000). Mô hình VRSAP còn được các tổ chức quốc tế như UNDP, WB, ADB, SIDA... kiểm nghiệm và sử dụng.


    Lũ năm 2000 ở ĐBSCL (ảnh chụp từ vệ tinh tháng 9/2000).

     

    Sau trận lũ lịch sử năm 2000, Chính Phủ đặt ra yêu cầu rất cấp bách là khắc phục hậu quả do lũ gây ra,  vạch kế hoạch phòng chống theo phương châm "chung sống với tử thần". Thế là một cuộc ra quân ở quy mô hoành tráng của các nhà CNTT ngành thuỷ lợi bằng chương trình VRSAP và mô hình toán lũ với sơ đồ số hoá bao gồm 2.827 đoạn và 2.032 nút dòng chảy, 859 ô đồng ruộng đã được triển khai. Tổng chiều dài của hệ thống sông - kênh mô tả lên đến 11.000km và tổng diện tích vùng ảnh hưởng mô tả trong mô hình toán lũ là 5,2 triệu ha (bao gồm cả một phần lãnh thổ Campuchia). Toàn cảnh diễn biến trận lũ năm 2000 ở ĐBSCL đã được các nhà CNTT thuỷ lợi,  bằng khối lượng tính toán khổng lồ các dữ liệu quan trắc, hoàn nguyên như sau:

    Tổng lượng nước vào ĐBSCL (16/7 - 1/12/2000) là 453 tỷ m3, trong đó theo dòng chính 377 tỷ m3 và tràn qua biên giới 76 tỷ m3. Lưu lượng lớn nhất trên dòng chính là 34.398 m3/s, còn tràn qua biên giới là 17.542 m3/s.

    Ở Đồng Tháp Mười, tổng lượng lũ 62 tỷ m3, chảy vào theo hai hướng chính qua Hồng Ngự - Tân Thành 40,6 tỷ m3 và qua Cái Cái - Long Khốt 21,4 tỷ m3. Lũ thoát ra khỏi Đồng Tháp Mười theo các hướng: từ Hồng Ngự đến Đồng Tiến, rồi chảy ra sông Tiền 5,9 tỷ m3, chảy qua quốc lộ 30 là 23,9 tỷ m3, qua quốc lộ 1 là 15,9 tỷ m3, chảy qua bờ trái, đổ xuống sông Vàm Cỏ Tây, tại Tân An là 21,6 tỷ m3 ...

    Ở khu tứ giác Long Xuyên (TGLX) tổng lũ 30,2 tỷ m3 trong đó tràn qua biên giới vào 13,6 tỷ m3, và từ sông Hậu vào 16,6 tỷ m3. Lũ thoát ra khỏi TGLX theo 2 hướng, qua quốc lộ 80 ra biển phía Tây là 29,9 tỷ m3 và qua kênh Cái Sắn xuống bờ Tây sông Hậu là 5,4 tỷ m3...

    Còn rất nhiều số liệu khác thu được từ CNTT bằng mô hình toán lũ. Chương trình VRSAP và mô hình toán lũ cho ta biết chính xác hướng vào, lối ra và lưu lượng, tổng lượng của lũ. Những kết quả mô phỏng lại toàn cảnh diễn biến của 5 - 6 tháng mùa lũ là sự hiểu biết đối với tài sản vô giá, đã được Nhà Nước sử dụng làm căn cứ ra quyết định mở thêm kênh thoát lũ nội đồng và các bờ bao, quy hoạch lại các công trình thuỷ lợi cũ và mới, quy hoạch dân cư, định hướng cho nông dân thay đổi cơ cấu cây trồng, vật nuôi sao cho có thể chung sống với lũ ở ĐBSCL và hạn chế thấp nhất thiệt hại do lũ gây ra. Theo một quan chức Bộ NN&PTNT, kết quả hoàn nguyên lũ năm 2000 của chương trình VRSAP một cách vô cùng nhanh chóng đã góp phần đáng kể giúp chúng ta chủ động phòng chống lũ năm nay (2002) có hiệu quả.

    Một "Sơn Tinh" khác là phần mềm mang mã hiệu QTK1 "Tính thấm cho công trình đê và đập đất". Sáng tạo ra "Sơn Tinh" ấy là PGS-TS Phạm Ngọc Khánh, TS Phạm Văn Quốc và KS Nguyễn Công Thắng. Ai có thể quên được nỗi lo sợ phập phồng của nhân dân ven triền đê sông Hồng, sông Đuống hồi tháng 8/2002, khi nhìn thấy điểm sủi nước xuất hiện ngay tại sân nhà của mình. Hiện cả nước có khoảng 500 hồ chứa nhân tạo không kể các hồ thủy điện Hoà Bình, Thác Bà, Trị An, Yali, có đập bằng đất cao trên 10m, với tổng dung tích khoảng 5.500 tỷ m3, cung cấp tưới tiêu cho 500.000 ha đất canh tác. Hệ thống đê của ta có tổng chiều dài 8.400 km. Những công trình kỳ vĩ vừa nêu luôn tiềm ẩn sự cố rủi ro vì hoạt động của dòng thấm và biến dạng thấm gây ra. Nhiều  biến dạng thấm mạch đùn, mạch sủi, tầng phủ nền đê hay nền đập bị bục đất đột ngột, lặp đi lặp lại sẽ có thể gây tai hoạ khôn lường. Sử dụng phần mềm QKT1 có thể nắm được quy luật biến dạng đường bão hoà thấm cao nhất để tính toán kiểm tra độ ổn định mái dốc và ổn định chống đẩy bục nền đất đột ngột tầng phủ các nền đê, đập... Đó là những thông tin vô cùng quan trọng cho các nhà quản lý trước và sau mùa mưa bão mà CNTT đem lại.

    Đôi điều suy tư


    Chương trình quản lý địa chất nền đê(CWRS)

     

    Chúng ta trân trọng tất cả các sản phẩm trí tuệ là các phần mềm cho mọi mặt đời sống. Nhưng với Việt Nam thì những phần mềm cho nông nghiệp và phát triển nông thôn cần được đặc biệt chú ý. Hơn thế nữa, những thứ như VRSAP, QTK1 và những phần mềm cùng loại thì chỉ có trình độ khoa học uyên thâm về toán học, về cơ học, về thủy lực... mới tạo ra được và có lẽ chẳng thể nào bán được. Những người tạo ra chúng chỉ có thể là... Anh Hùng chứ không thể vừa là cả Doanh Nhân.  Sự đầu tư đặc biệt của Nhà Nước cho những phần mềm tầm cỡ "Sơn Tinh" này là vô cùng thiết yếu. Chúng ta không chỉ cần thêm những phần mềm chống thiên tai thủy ách mà còn rất cần những phần mềm phục vụ tốt nhất việc cấp nước cho nông nghiệp, công nghiệp, du lịch và dân sinh. Hệ thống sông ngòi ở Việt Nam có 2360 dòng chảy. Điều tiết dòng chảy tối ưu cần đến những phần mềm rất cao cấp mà người am hiểu CNTT càng muốn làm! Rồi những phần mềm hỗ trợ khảo sát, thi công, điều hành, bảo dưỡng các hồ thủy lợi, đến các công trình thủy lợi nhỏ khác luôn cần thêm những phần mềm, ngoài 6 phần mềm đã được hội đồng thẩm định của Bộ thông qua. Để có thêm những phần mềm như vậy cần có đầu tư của Nhà Nước. Lời ông Nguyễn Đình Thịnh, thứ trưởng phụ trách thuỷ lợi, khi tiếp chuyện Thế Giới Vi Tính khiến ta phải suy nghĩ: "Vốn cho thuỷ lợi, bao gồm cả CNTT phục vụ thủy lợi không thể đổ hết vào hạt thóc của nông dân được. Toàn xã hội, cụ thể là những ai được hưởng lợi từ các công trình thuỷ lợi đều phải đóng góp vốn cho thuỷ lợi, kể cả các dự án đầu tư liên doanh với nước ngoài như sân gôn Đồng Mô, khu du lịch Núi Cốc, du lịch sinh thái Nam Bộ, các khu chế xuất miền Đông và Tây Nam Bộ...". Giá như  điều ông Thịnh nói được thể hiện trong bộ Luật về nước.ÿ

     Vũ Ngọc Tiến

    ID: B0211_28