Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, ứng dụng mô hình kết nối MARINE và IMECH1D dự báo lưu lượng vào hồ Hòa Bình

Nội dung của luận văn được đặt ra với mục tiêu là khai thác, sử dụng các mô hình toán tiên tiến mà thế giới hiện đang nghiên cứu phát triển để xây dựng công cụ dự báo trước lưu lượng vào hồ Hòa Bình 48 giờ. Qua sự nghiên cứu, phân tích nhiều mô hình thủy văn và thủy lực khác nhau, cuối cùng mô hình thủy văn Marine và mô hình thủy lực IMech1D được lựa chọn để phát triển và kết nối thành mô hình kết nối Marine và IMech1D phục vụ bài toán dự báo lưu lượng vào hồ Hòa Bình.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu, ứng dụng mô hình kết nối MARINE và IMECH1D dự báo lưu lượng vào hồ Hòa Bình 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAMTRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ VIỆN CƠ HỌC NGUYỄN TIẾN CƢỜNG NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MÔ HÌNH KẾT NỐI MARINE VÀ IMECH1D DỰ BÁO LƢU LƢỢNG VÀO HỒ HÒA BÌNH LUẬN VĂN THẠC SỸ Hà Nội - 2010 3 MỤC LỤCMỤC LỤC ......................................................................................................... 1MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 7Chương 1. ĐẶC ĐIỂM CỦA LƢU VỰC VÀ CỦA CÁC MÔ HÌNH LỰACHỌN NGHIÊN CỨU ....................................................................................... 9 1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên, quy luật dòng chảy lũ trên lưu vực sông Đà và vai trò của hồ Hòa Bình [4]-[6]: ..................................................... 9 1.1.1. Đặc điểm mưa gây lũ [4]: ..................................................... 9 1.1.2 Đặc điểm dòng chảy lũ sông Đà [4]: .................................... 10 1.1.3. Vai trò của hồ Hòa Bình [4]:............................................... 11 1.2. Tổng quan về mô hình thủy văn [3]-[5]: ....................................... 12 1.3. Tổng quan về mô hình thủy lực [3]; [6]: ....................................... 13Chương 2. PHẦN MỀM THỦY VĂN THAM SỐ PHÂN BỐ MARINE ......... 16 2.1. Cơ sở khoa học của phần mềm thủy văn tham số phân bố Marine: .. 16 2.1.1. Mô hình dòng chảy trên bề mặt lưu vực [3]; [5]; [6]; [8]: ... 16 2.1.2. Mô hình thấm Green Ampt [12]; [16]: ................................ 17 2.2. Cấu trúc dữ liệu trong Marine [16]: ................................................. 19Chương 3. PHẦN MỀM THỦY LỰC MỘT CHIỀU IMECH1D ..................... 22 3.1. Các thành phần của hệ thống [5]; [6]; [9]: ....................................... 22 3.1.1. Mạng sông: ......................................................................... 22 3.1.1.1. Nút sông: ............................................................... 22 3.1.1.2. Đoạn sông: ............................................................ 23 3.1.2. Ô ruộng (Ô chứa): .............................................................. 23 3.2. Mô hình toán học [5]; [6]; [9]: ......................................................... 23 3.2.1. Mô hình toán học một đoạn sông: ....................................... 23 3.2.2. Mô hình toán học của một ô ruộng [5]; [6]; [9]:.................. 24 3.3. Lược đồ sai phân [1]; [5]; [6]: ......................................................... 24 4 3.4. Tuyến tính hóa hệ phương trình (3.5), (3.7), (3.8): ......................... 26 3.4.1. Tuyến tính hoá các biểu thức đơn giản [10]: ....................... 27 3.4.2. Tuyến tính hoá biểu thức có lực cản đáy: ............................ 27 3.4.3. Tuyến tính hoá biểu thức trao đổi nước qua đê: .................. 28 3.5. Thuật giải hệ phương trình đại số tuyến tính [1]; [5]; [6]: ................ 28 3.6. Các thuật toán phụ trợ sử dụng trong xây dựng bộ chương trình tính toán thủy lực một chiều IMech1D [5]; [6]: ............................................. 33 3.6.1. Khái toán mặt cắt:............................................................... 33 3.6.2. Tạo giá trị mực nước và lưu lượng làm điều kiện ban đầu: . 34 3.6.3. Vấn đề xác định hệ số nhám và chỉnh kết quả:.................... 35Chương 4. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH KẾT NỐI MARINE-IMECH1D CHO LƢUVỰC SÔNG ĐÀ PHẦN TRÊN LÃNH THỔ VIỆT NAM ............................... 36 4.1. Mô hình kết nối Marine và Imech1D [5]: ........................................ 36 4.2. Xử lý số liệu cho mô hình kết nối Marine-IMech1D: ...................... 37 4.2.1. Xử lý bản đồ địa hình: ........................................................ 37 4.2.1.1. Xác định hướng của dòng chảy và độ tích tụ của dòng chảy trên DEM: ......................................................... 38 4.2.1.2. Tạo mạng sông suối từ DEM: ................................ 40 4.2.1.3. Phân chia lưu vực trên nền DEM: .......................... 41 ...