 |
| Dự án “Hệ thống cảnh báo khẩn cấp lũ quét và sạt lở đất” đoạt giải Nhì tại Cuộc thi Khoa học Kỹ thuật cấp quốc gia dành cho học sinh Trung học cơ sở và Trung học phổ thông năm học 2024–2025. |
| Ảnh: TTXVN phát |
Dự báo và cảnh báo khí tượng thủy văn được xem là tuyến phòng thủ đầu tiên trong công tác phòng, chống thiên tai. Nhận thức rõ tầm quan trọng của vấn đề này, học sinh tỉnh Lào Cai – địa phương thường xuyên chịu ảnh hưởng nặng nề bởi các loại hình thiên tai như mưa lũ, lũ quét, sạt lở đất – đã tích cực triển khai nhiều dự án nghiên cứu khoa học nhằm góp phần giảm thiểu thiệt hại do lũ quét và sạt lở gây ra. Mới đây, dự án “Hệ thống cảnh báo khẩn cấp lũ quét và sạt lở đất” do hai học sinh Đỗ Đức Bình An (lớp 11 Toán) và Nguyễn Minh Hiếu (lớp 11 Tin), Trường Trung học phổ thông Chuyên tỉnh Lào Cai thực hiện đã xuất sắc đoạt giải Nhì tại Cuộc thi Khoa học Kỹ thuật cấp quốc gia dành cho học sinh Trung học cơ sở và Trung học phổ thông năm học 2024–2025.
Dự án được hội đồng chuyên môn đánh giá cao về tinh thần sáng tạo và tính ứng dụng thực tiễn, đặc biệt tại các khu vực thường xuyên chịu ảnh hưởng bởi mưa lũ trên địa bàn tỉnh Lào Cai.
*Nhận diện nguy cơ để cảnh báo sớm
Dự án được khởi động vào tháng 7/2024, thời điểm Lào Cai bắt đầu bước vào mùa mưa lũ. Đặc biệt, những thiệt hại nghiêm trọng do trận lũ quét và sạt lở đất xảy ra tại Làng Nủ, xã Phúc Khánh, huyện Bảo Yên đã trở thành động lực thôi thúc nhóm nghiên cứu nâng cao quyết tâm phát triển một hệ thống cảnh báo hiện đại. Mục tiêu của hệ thống là phát tín hiệu cảnh báo hỗ trợ người dân và các cơ quan chức năng có đủ thời gian để tổ chức sơ tán và triển khai các biện pháp ứng phó kịp thời, qua đó giảm thiểu thương vong và thiệt hại về tài sản.
Cô Định Thị Quỳnh Liên, giáo viên môn Toán Trường Trung học phổ thông Chuyên tỉnh Lào Cai được giao nhiệm vụ phụ trách nhóm nghiên cứu. Dưới sự dẫn dắt của cô Liên, An và Hiếu cùng bắt tay vào phân tích các báo cáo khoa học đánh giá về một số trận lũ quét tiêu biểu đã gây ra nhiều thiệt hại thương tâm tại Lào Cai. Nhóm nhận định: đặc điểm chung của những trận lũ quét nghiêm trọng ở khu vực miền núi xảy ra theo cấu trúc: Mưa - sạt lở đất đá hai bên bờ suối - nghẽn dòng tạo thành các túi nước - túi nước vỡ tạo thành lũ quét. Do đó, nếu đánh giá được sự hình thành các “túi nước” thì có thể đánh giá được nguy cơ xảy ra lũ quét.
Nghiên cứu về sạt lở đất, cô trò cho biết: Các vết nứt trên mặt đất, đặc biệt ở khu vực sườn đồi, là dấu hiệu cảnh báo khẩn cấp đất đang có sự dịch chuyển và nguy cơ xảy ra sạt lở rất cao. Như trong đợt mưa lớn kéo dài do hoàn lưu bão Yagi (tháng 9/2024), anh Ma Seo Chứ, Trưởng thôn Kho Vàng, xã Cốc Lầu, huyện Bắc Hà quyết định di tản toàn bộ 17 hộ dân với 115 người trong thôn lên một quả núi cách thôn 1km trước khi quả đồi phía sau sạt lở xuống đúng khu thôn làng ở, nhờ quan sát thấy dấu hiệu sớm của sạt lở đất. Như vậy, bài toán đặt ra là phải tìm giải pháp phát hiện nguy cơ xảy ra lũ quét thông qua việc nhận biết sớm sự hình thành các “túi nước”, nguy cơ xảy ra sạt lở đất thông qua phát hiện các khối đất bắt đầu có sự dịch chuyển, sau đó thông báo đến khu dân cư thông qua loa hoặc tín hiệu trên điện thoại.
Dự án được đánh giá cao khi vận dụng hiệu quả các thiết bị, công nghệ tiên tiến, hiện đại như: cảm biến siêu âm, cảm biến phao, đo độ dịch chuyển bằng công nghệ GPS Real-Time Kinematic đo lường dựa trên hệ thống định vị toàn cầu để xác định vị trí đối tượng một cách chính xác trong thời gian thực; truyền tín hiệu bằng Lora Mesh - công nghệ truyền không dây công suất thấp nhưng có thể truyền dữ liệu với khoảng cách lên đến hàng kilomet mà không cần các thiết bị khuếch đại công suất...
Chia sẻ về cấu tạo và nguyên lí hoạt động, cô Liên cho biết: Hệ thống gồm: Trạm Base (thiết bị định vị cố định) được đặt tại vị trí có địa chất ổn định, ít nguy cơ xảy ra lũ quét hoặc sạt lở. Trạm này đóng vai trò làm mốc tọa độ chuẩn, thu nhận dữ liệu định vị từ các trạm Rover (thiết bị di động), phân tích và xử lý thông tin để phát hiện nguy cơ thiên tai. Khi phát hiện bất thường, trạm Base sẽ phát cảnh báo bằng loa tại chỗ và truyền dữ liệu về máy chủ trung tâm để lưu trữ, giám sát và đưa ra cảnh báo sớm. Các trạm Rover được bố trí tại các sườn đồi hoặc khu vực có nguy cơ trượt lở cao, thu tín hiệu GNSS từ vệ tinh và tín hiệu hiệu chỉnh từ trạm Base. Nếu có dịch chuyển địa chất, tọa độ của trạm Rover sẽ thay đổi. Trạm Base sẽ nhận ra sự thay đổi này, từ đó tính toán độ dịch chuyển và xác định nguy cơ tiềm ẩn như sạt lở đất hoặc hình thành túi nước. Trạm truyền thông hoạt động như một điểm trung chuyển tín hiệu giữa các trạm Rover và trạm Base. Trong một số khu vực bị che khuất bởi địa hình, cây cối hoặc nằm ngoài vùng phủ sóng trực tiếp, trạm truyền thông sẽ giúp tiếp nhận và chuyển tiếp dữ liệu định vị, đảm bảo tín hiệu từ các trạm Rover được truyền về trạm Base một cách ổn định và liên tục. Tất cả các thiết bị trong hệ thống đều sử dụng nguồn điện từ pin năng lượng mặt trời 5V, phù hợp với địa hình phức tạp và điều kiện thiếu nguồn điện lưới.
*Cải thiện công tác cảnh báo
Theo nhóm nghiên cứu, hiện nay các hệ thống quan trắc, dự báo khí tượng thủy văn được bao phủ trên phạm vi toàn quốc và đã thể hiện được vai trò quan trọng trong việc dự báo, cảnh báo thiên tai như lũ quét và sạt lở đất. Tuy nhiên, hệ thống này thường chỉ đưa ra được thông tin cảnh báo trên diện rộng nên chưa đạt được hiệu quả cao đối với những địa điểm cụ thể.
Hệ thống do nhóm nghiên cứu và phát triển có thể đưa ra thông tin cảnh báo khẩn cấp ngay khi phát hiện nguy cơ cao xảy ra lũ quét, sạt lở đất. Mặc dù không tính toán trước được chính xác thời gian xảy ra, nhưng hệ thống lại có thể đưa ra cảnh báo trước một khoảng thời gian nhất định, từ vài phút đến vài giờ, nên góp phần quan trọng vào việc giảm thiểu thiệt hại, đặc biệt là thiệt hại về người, cô giáo Đinh Thị Quỳnh Liên nhấn mạnh.
Theo em Đỗ Đức Bình An, dự tính, chi phí để lắp đặt và hoàn thiện thiết bị dao động từ 30 đến 50 triệu đồng tùy vào việc lựa chọn số lượng Rover và chi phí có thể thấp hơn nữa nếu được chế tạo với số lượng lớn. Tuy chi phí cao nhưng hiệu quả mà nó mang lại thực sự không thể đo đếm được.
 |
| Cô Định Thị Quỳnh Liên, giáo viên môn Toán Trường Trung học phổ thông Chuyên tỉnh Lào Cai phụ trách nhóm nghiên cứu và học sinh Nguyễn Minh Hiếu trao đổi về hướng phát triển của đề tài trong thời gian tới. |
| Ảnh: Hương Thu - TTXVN |
Chia sẻ về hướng phát triển của đề tài, em Nguyễn Minh Hiếu cho biết, có thể thử nghiệm và lắp đặt tại nhiều địa điểm theo bản đồ cảnh báo lũ quét, sạt lở đất; xây dựng được bản đồ theo dõi tình trạng các điểm có nguy cơ xảy ra lũ quét và sạt lở; có thể xem xét thiết lập hệ thống trực tuyến, để người dân, khách du lịch, lái xe truy cập để biết được mức độ an toàn trước nguy cơ thiên tai, đặc biệt là sạt lở đất trên các cung đường khi tham gia giao thông.
Trong những năm qua, học sinh Trường Trung học phổ thông Chuyên tỉnh Lào Cai nói riêng và các trường học trên địa bàn tỉnh Lào Cai nói chung đạt được nhiều giải thưởng trong nước và quốc tế với các dự án nghiên cứu khoa học, kỹ thuật.
Ông Ngô Thanh Xuân, Hiệu trưởng Trường Trung học phổ thông Chuyên tỉnh Lào Cai cho biết: Thành tích này tiếp tục khẳng định chất lượng giáo dục và sự đầu tư đúng hướng của nhà trường trong việc phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh. Đây là động lực to lớn để thầy trò nhà trường tiếp tục phấn đấu, sáng tạo và chinh phục những đỉnh cao tri thức mới trong tương lai./.
