Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13344-2:2021 về Đánh giá chất lượng dự báo - Phần 2: Yếu tố thủy văn do Viện Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu biên soạn, Bộ Tài nguyên và Môi trường đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định và được Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. Tiêu chuẩn này đóng vai trò là cơ sở pháp lý và kỹ thuật quan trọng nhằm thống nhất quy trình, phương pháp và các chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo, cảnh báo thủy văn trên toàn quốc.
Phạm vi áp dụng và đối tượng điều chỉnh của tiêu chuẩn
Tiêu chuẩn này được thiết kế để áp dụng rộng rãi và đồng bộ trong ngành khí tượng thủy văn, cụ thể:
- Phạm vi áp dụng: Tiêu chuẩn quy định chi tiết các phương pháp, công thức tính toán và chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo, cảnh báo đối với các yếu tố thủy văn bao gồm mực nước, lưu lượng nước, lũ, ngập lụt, hạn hán, xâm nhập mặn và các hiện tượng thủy văn nguy hiểm khác trên các lưu vực sông và vùng cửa sông ven biển Việt Nam.
- Đối tượng áp dụng: Áp dụng trực tiếp đối với các cơ quan quản lý nhà nước về khí tượng thủy văn, các đơn vị sự nghiệp công lập thực hiện nhiệm vụ dự báo, cảnh báo khí tượng thủy văn, cũng như các tổ chức, cá nhân tham gia hoạt động quan trắc, dự báo, cung cấp dịch vụ dự báo thủy văn tư nhân hoặc phục vụ các công trình chuyên dùng.
Nội dung cốt lõi của các điều khoản đầu (Điều 1 đến Điều 4)
Dưới đây là phân tích chuyên sâu về các quy định nền tảng được thiết lập từ Điều 1 đến Điều 4 của Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13344-2:2021:
1. Phạm vi áp dụng (Điều 1)
Điều khoản này xác định giới hạn kỹ thuật và không gian áp dụng của tiêu chuẩn. Tiêu chuẩn tập trung vào việc đánh giá chất lượng các bản tin dự báo, cảnh báo thủy văn định kỳ và khẩn cấp. Các yếu tố thủy văn được đưa vào phạm vi đánh giá bao gồm:
- Dự báo mực nước và lưu lượng nước đặc trưng (lớn nhất, nhỏ nhất, trung bình) theo các thời hạn dự báo khác nhau (ngắn hạn, trung hạn, dài hạn).
- Dự báo, cảnh báo lũ, đỉnh lũ, thời gian xuất hiện đỉnh lũ và quá trình lũ trên các tuyến sông.
- Cảnh báo nguy cơ ngập lụt diện rộng, ngập lụt đô thị do mưa lớn hoặc triều cường.
- Dự báo, cảnh báo tình trạng hạn hán, thiếu nước, xâm nhập mặn sâu vào nội đồng tại các vùng hạ lưu sông và đồng bằng.
2. Tài liệu viện dẫn (Điều 2)
Để áp dụng tiêu chuẩn này một cách chính xác, người sử dụng cần kết hợp tham chiếu với các văn bản, tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan đang có hiệu lực. Các tài liệu viện dẫn cốt lõi bao gồm:
- Các tiêu chuẩn quốc gia về quan trắc thủy văn, quy trình dự báo khí tượng thủy văn hiện hành.
- Các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về số liệu dùng trong dự báo, đảm bảo tính đồng bộ về đơn vị đo lường và phương pháp thu thập dữ liệu đầu vào.
- Trường hợp các tài liệu viện dẫn có sự thay đổi, bổ sung hoặc thay thế thì áp dụng theo phiên bản mới nhất.
3. Thuật ngữ và định nghĩa (Điều 3)
Điều 3 làm rõ hệ thống khái niệm chuyên ngành, tạo ngôn ngữ chung thống nhất cho các nhà chuyên môn khi thực hiện đánh giá chất lượng dự báo. Một số thuật ngữ quan trọng bao gồm:
- Trị số dự báo: Là giá trị của yếu tố thủy văn được đưa ra trong bản tin dự báo cho một thời điểm hoặc một khoảng thời gian xác định trong tương lai.
- Trị số thực đo: Là giá trị thực tế của yếu tố thủy văn thu thập được thông qua quan trắc trực tiếp hoặc gián tiếp tại trạm thủy văn vào đúng thời điểm hoặc khoảng thời gian được dự báo.
- Sai số dự báo: Hiệu số giữa trị số dự báo và trị số thực đo. Sai số này là căn cứ gốc để tính toán các chỉ số chất lượng.
- Thời hạn dự báo: Khoảng thời gian từ lúc ban hành bản tin dự báo đến thời điểm xuất hiện yếu tố thủy văn được dự báo (chia thành hạn ngắn, hạn vừa, hạn dài).
- Hiệu quả dự báo (Nash-Sutcliffe Efficiency - NSE): Chỉ số thống kê dùng để đánh giá mức độ sát thực của mô hình dự báo so với trị số thực đo trung bình.
4. Quy định chung về đánh giá chất lượng dự báo (Điều 4)
Điều khoản này đặt ra các nguyên tắc bắt buộc và phương pháp luận chung cho toàn bộ quá trình đánh giá chất lượng bản tin dự báo thủy văn:
- Nguyên tắc khách quan và khoa học: Việc đánh giá phải dựa trên số liệu thực đo đầy đủ, chính xác và được kiểm chứng. Không sử dụng các phương pháp cảm tính để định lượng chất lượng dự báo.
- Yêu cầu về chuỗi số liệu: Chuỗi số liệu thực đo và số liệu dự báo phải đồng bộ về thời gian, không gian (vị trí trạm quan trắc) và đơn vị đo lường.
- Phân cấp chất lượng dự báo: Chất lượng dự báo thủy văn được phân thành các cấp độ cụ thể (thường là Xuất sắc, Tốt, Đạt/Đạt yêu cầu, và Không đạt) dựa trên các ngưỡng sai số cho phép và chỉ số hiệu quả dự báo được quy định chi tiết trong các phần tiếp theo của tiêu chuẩn.
- Thời gian thực hiện đánh giá: Quy định việc đánh giá chất lượng phải được thực hiện định kỳ (hằng tháng, hằng vụ, hằng năm) hoặc đột xuất sau mỗi đợt thiên tai, lũ lụt lớn để kịp thời rút kinh nghiệm và hiệu chỉnh mô hình dự báo.
Hiệu lực thi hành
Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13344-2:2021 có hiệu lực kể từ ngày công bố. Các cơ quan dự báo khí tượng thủy văn quốc gia và các đơn vị liên quan có trách nhiệm cập nhật quy trình nghiệp vụ, áp dụng các công thức và chỉ tiêu quy định tại tiêu chuẩn này vào công tác đánh giá nghiệp vụ thường xuyên.
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỰ BÁO - PHẦN 2: YẾU TỐ THỦY VĂN
Forecast quality verification - Part 2: Hydrological elements
Lời nói đầu
TCVN 13344-2:2021 do Tổng cục Khí tượng Thủy văn biên soạn, Bộ Tài Nguyên và Môi Trường đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
Bộ TCVN 13344 Đánh giá chất lượng dự báo gồm các tiêu chuẩn:
- TCVN 13344-1:2021, Phần 1: Yếu tố khí tượng
- TCVN 13344-2:2021, Phần 2: Yếu tố thủy văn
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỰ BÁO - PHẦN 2: YẾU TỐ THỦY VĂN
Forecast quality verification - Part 2: Hydrological elements
Tiêu chuẩn này áp dụng để đánh giá chất lượng dự báo các yếu tố thủy văn trong dự báo khí tượng thủy văn, bao gồm:
- Mực nước;
- Lưu lượng nước.
2 Thuật ngữ, định nghĩa, ký hiệu và đơn vị đo
2.1 Thuật ngữ, định nghĩa
Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:
2.1.1
Đặc trưng của yếu tố thủy văn (hydrological characteristic)
Giá trị cao nhất, thấp nhất và trung bình của chuỗi số liệu trong một khoảng thời gian.
2.1.2
Sai số cho phép dự báo (forecast error range)
Giới hạn cho phép của sai số dự báo của các yếu tố thủy văn để xác định độ tin cậy của dự báo
2.1.3
Thời hạn dự báo thủy văn (hydrological forecast lead time)
Khoảng thời gian tính từ thời điểm bản tin có hiệu lực đến thời điểm xuất hiện trị số dự báo được xác định trong bản tin.
2.2 Ký hiệu và đơn vị đo
Ký hiệu và đơn vị đo như nêu tại Bảng 1:
Bảng 1 - Ký hiệu và đơn vị đo
| Yếu tố thủy văn | Ký hiệu | Đơn vị đo | Độ chính xác |
| Mực nước | H | cm | Đến centimét |
| Lưu lượng | Q | m3/s | Đến 0,001 m3/s |
Sai số dự báo các yếu tố thủy văn được tính theo Công thức (1):
E = F - O (1)
Trong đó:
- E là sai số;
- F là giá trị dự báo;
- O là giá trị quan trắc.
4 Xác định thời hạn dự báo yếu tố thủy văn
4.1 Dự báo thủy văn thời hạn ngắn
- Các lưu vực sông dự báo đến 24 h, riêng hạ lưu sông Mã, Cả, Vu Gia - Thu Bồn, Ba, Đồng Nai dự báo đến 36 h, hạ lưu sông Hồng - Thái Bình dự báo đến 48 h;
- Sông Cửu Long dự báo đến 120 h (05 ngày).
4.2 Dự báo thủy văn thời hạn vừa
- Các lưu vực sông dự báo đến 05 ngày trong mùa lũ và 10 ngày trong mùa cạn;
- Sông Cửu Long dự báo đến 10 ngày.
4.3 Dự báo thủy văn thời hạn dài
Các lưu vực sông dự báo đến 1 tháng
5 Xác định sai số cho phép dự báo yếu tố thủy văn
5.1 Xác định sai số cho phép dự báo trị số yếu tố thủy văn
Sai số cho phép dự báo trị số yếu tố thủy văn tại các vị trí trong thời hạn dự báo được tính theo Công thức (2):
Scf = 0.674σ1 (2)
Trong đó:
Trong đó:
- Scf là sai số cho phép;
- σ1 là độ lệch chuẩn của yếu tố trong thời hạn dự báo;
- ΔYi là sự biến đổi của yếu tố thủy văn trong thời hạn dự báo (Δt) được tính bằng hiệu số giữa trị số Y tại thời hạn dự báo (t Δt) với trị số Y tại thời điểm (t);
- 
là chuẩn của chuỗi số liệu ΔYi được tính bằng trung bình của chuỗi số liệu ΔYi;
- n là số số hạng trong dãy số tính toán.
5.2 Xác định sai số cho phép dự báo đặc trưng yếu tố thủy văn
Sai số cho phép dự báo giá trị đặc trưng yếu tố thủy văn tại các vị trí trong thời hạn dự báo được tính theo Công thức (3):
Scf = 0,674σ2 (3)
Trong đó:
Trong đó
- Scf là sai số cho phép;
- σ2 là độ lệch chuẩn của yếu tố dự báo;
- Yi là trị số đặc trưng của yếu tố thủy văn trong thời hạn dự báo;
- 
là chuẩn của dãy số tính toán được tính bằng trung bình của chuỗi số liệu Yi;
- n là số số hạng trong dãy số tính toán.
5.3 Lựa chọn chuỗi số liệu sử dụng để tính sai số cho phép
Số liệu dùng để tính toán sai số cho phép của trị số dự báo thời hạn ngắn bao gồm số liệu thực đo tối thiểu trong 5 năm gần nhất, bao gồm những năm có lũ lớn, lũ trung bình và lũ nhỏ.
Số liệu dùng để tính toán sai số cho phép của trị số dự báo thời hạn vừa và thời hạn dài (tháng) bao gồm số liệu đặc trưng của mực nước và lưu lượng theo thời hạn dự báo trong 5 năm gần nhất, bao gồm những năm có lũ lớn, lũ trung bình và lũ nhỏ.
Trong trường hợp không đủ số liệu xác định sai số cho phép như trên thì sai số cho phép được xác định như sau:
- Đối với yếu tố mực nước, sai số cho phép được xác định bằng 50 % biên độ mực nước thực đo tương ứng đã quan trắc được.
- Đối với các yếu tố lưu lượng, sai số cho phép được xác định bằng 25 % giá trị thực đo.
5.4 Sử dụng sai số cho phép
Mỗi vị trí dự báo phải xây dựng sai số cho phép dự báo, cảnh báo các yếu tố thủy văn theo các thời hạn dự báo để sử dụng trong đánh giá chất lượng dự báo khí tượng thủy văn.
Sai số dự báo trị số mực nước, lưu lượng theo thời hạn dự báo được sử dụng tối đa trong 5 năm. Trong thời gian sử dụng, nếu chế độ dòng chảy trên lưu vực thay đổi khác với quy luật đã xảy ra thì phải tiến hành cập nhật và điều chỉnh sai số.
6 Đánh giá chất lượng dự báo các yếu tố thủy văn
Chất lượng dự báo các yếu tố thủy văn được xác định theo độ tin cậy, với các mức như sau:
- Mức "Đủ độ tin cậy” là khi sai số dự báo nhỏ hơn hoặc bằng sai số cho phép
- Mức “Không đủ độ tin cậy” là khi sai số dự báo lớn hơn sai số cho phép.
Không xem xét đánh giá chất lượng dự báo trong các trường hợp sau:
- Không có thông tin hoặc có thông tin nhưng không chính xác về thời điểm dự kiến đóng/mở cửa xả của các hồ chứa có ảnh hưởng tới vị trí dự báo đối với các vị trí dự báo, cảnh báo chịu ảnh hưởng bởi sự điều tiết của các hồ chứa;
- Sai số giữa lưu lượng xả trung bình thực tế lớn hơn 20 % lưu lượng xả trung bình dự kiến đối với các vị trí dự báo chịu ảnh hưởng bởi sự điều tiết của các hồ chứa.
[1] Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về dự báo, cảnh báo lũ QCVN 18: 2019/BTNMT ban hành kèm theo Thông tư số 22/2019/TT-BTNMT ngày 25 tháng 12 năm 2019 của Bộ Tài nguyên và Môi trường
[2] Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12904:2020 Yếu tố Khí tượng và Thủy văn- Thuật ngữ và Định nghĩa
[3] Thông tư số 42/2017/TT-BTNMT ngày 23 tháng 10 năm 2017 của Bộ Tài Nguyên và Môi trường Quy định kỹ thuật đánh giá chất lượng dự báo, cảnh báo thủy văn.
[4] WMO-No. 168, The Guide to Hydrological Practices (WMO No.168)- Volume II: Management of Water Resources and Application of Hydrological Practices, World Meteorological Organization.
[5] WMO-No. 49, Technical Regulations , World Meteorological Organization.
- 1 Thông tư 42/2017/TT-BTNMT về quy định kỹ thuật đánh giá chất lượng dự báo, cảnh báo thủy văn do Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành
- 2 Thông tư 22/2019/TT-BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về dự báo, cảnh báo lũ do Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành
- 3 Quyết định 2873/QĐ-BKHCN năm 2021 công bố Tiêu chuẩn quốc gia do Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành
- 4 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8304:2009 về công tác thủy văn trong hệ thống thủy lợi
- 5 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4119:1985 về địa chất thủy văn - thuật ngữ và định nghĩa
- 6 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 18:2019/BTNMT về Dự báo, cảnh báo lũ
- 7 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13344-1:2021 về Đánh giá chất lượng dự báo - Phần 1: Yếu tố khí tượng