Có thể nói, công tác dự báo nguồn nước mặt hiện nay vẫn là một thách thức lớn không chỉ với các nhà khoa học Việt Nam mà ngay cả trên thế giới, đặc biệt là vấn đề làm thế nào để nâng cao chất lượng dự báo, kéo dài thời gian dự kiến và cũng như xem xét mô phỏng các yếu tố đặc thù đáp ứng yêu cầu bài toán tài nguyên nước. Có thể nhận thấy rằng, tích hợp mô hình mã nguồn mở mà cụ thể là mô hình HYPE với dữ liệu mưa dự báo toàn cầu là giải pháp hiệu quả để dự báo nguồn nước mặt đã và đang được ứng dụng rộng rãi trên thế giới. Ngoài thế mạnh là mô hình mã nguồn mở và có khả năng tích hợp với nguồn dữ liệu mở toàn cầu, mô hình HYPE còn cho phép dự báo trên vùng rộng lớn (liên quốc gia, liên lưu vực) nhờ khả năng mô tả linh hoạt các ô lưới và bước thời gian tính toán. Mô hình HYPE không chỉ cho phép mô phỏng được các quá trình thủy văn (như mô hình mưa-dòng chảy bề mặt; bốc thoát hơi nước; sinh trưởng thực vât; nước dưới đất; diễn toán sông, kênh, hồ ao, đầm lầy…), mà còn có khả năng mô phỏng các hoạt động khai thác sử dụng, phát triển nguồn nước (vận hành hồ chứa, tưới tiêu…) của lưu vực.
Vậy mô hình HYPE là gì?
Mô hình HYPE (Hydrological Predictions for the Environment) được phát triển bởi Viện Khí tượng thủy văn Thụy Điển (SMHI). Đây là một mô hình thủy văn thông số bán phân bố của nước và chất lượng nước, được chạy dưới hệ điều Window hoặc Linux. Các mã được viết bằng ngôn ngữ lập trình Fortran và một mã nguồn mở dưới dạng Lesser GNU Public License. SMHI đã đưa ra sáng kiến về một cộng đồng mã nguồn mở HYPE để tăng cường hợp tác quốc tế về mô hình thủy văn.
HYPE mô phỏng nước và nồng độ chất dinh dưỡng trong cảnh quan ở quy mô lưu vực. Phân chia không gian trong mô hình dựa vào các lưu vực và tiểu lưu vực, sử dụng đất hoặc độ che phủ đất, loại đất và độ cao. Trong một lưu vực, mô hình sẽ mô phỏng các phần khác nhau gồm tầng nước ngầm nông, sông và hồ. HYPE là một mô hình thủy động lực với chuỗi dữ liệu về mưa và nhiệt độ không khí bắt buộc là dữ liệu theo ngày. Trong đó, không phải tất cả các quá trình cung cấp chất dinh dưỡng đều là động lực. Ví dụ như sự lắng đọng khí quyển, phân bón và nước thải. Mô hình HYPE có khả năng mô phỏng cả số lượng và chất lượng nước trong tất cả các thành phần mô hình.
Trong thiết lập mô hình HYPE, các lưu vực được chia thành các tiểu lưu vực. Các tiểu lưu vực chứa các sông nhánh và có thể có một hồ chứa tại cửa ra của lưu vực. Một tiểu lưu vực được chia thành các phần dựa trên các yếu tố như sử dụng đất và loại đất. Lớp đất được mô tả thành các lớp và có thể được chia thành ba lớp. Mô hình HYPE có thể mô phỏng được nhiều các yếu tố như lượng mưa và tuyết, độ ẩm và bốc hơi của mặt đất, sự hấp thụ các chất dinh dưỡng trong đất, dòng chảy đến sông, hồ, xói lở bờ sông, bồi lấp cửa sông, quá trình oxi hóa trong sông hồ…
Ưu điểm của mô hình HYPE:
Mô hình mã nguồn mở HYPE cho phép người sử dụng có thể lập trình thêm các module tính toán theo yêu cầu bài toán đặc thù.
Sử dụng nguồn dữ liệu toàn cầu sẵn có bổ trợ số liệu quan trắc truyền thống có
thể giúp tăng hiệu quả mô phỏng ở những khu vực thiếu số liệu quan trắc.
Kết hợp thử nghiệm mô hình dự báo trong điều kiện tác nghiệp dự báo, cảnh
báo nghiệp vụ tài nguyên nước tại Trung tâm cảnh báo và dự báo tài nguyên nước.
