Mô hình toán thủy văn lưu vực nhỏ - Chương 1: Mô hình hóa thủy văn lưu vực nhỏ

Nội dung chương 1 là kiến thức tổng hợp hệ thống thủy văn, dự báo và tối ưu hóa là một trong những hoạt động quan trọng thiết kế các hệ thống tài nguyên nước.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô hình toán thủy văn lưu vực nhỏ - Chương 1: Mô hình hóa thủy văn lưu vực nhỏCh−¬ng 1M« h×nh ho¸ thuû v¨n l−u vùc nhá1.1 Giíi thiÖu ........................................................................................ 171.2 Vßng tuÇn hoµn thñy v¨n vµ thµnh phÇn cña nã .......................... 191.3 Ph©n lo¹i m« h×nh ......................................................................... 211.4 B¶n chÊt ngÉu nhiªn cña qu¸ tr×nh thñy v¨n ............................... 291.5 C¸c m« h×nh thñy v¨n lµ nh÷ng thµnh phÇn cña c¸c m« h×nh hÖthèng tµi nguyªn n−íc. ......................................................................... 321.6 C¸ch tiÕp cËn c¸c hÖ thèng ............................................................. 331.7 ThiÕt kÕ ........................................................................................... 341.8 Lùa chän m« h×nh ........................................................................... 35Tµi liÖu tham kh¶o ............................................................................... 37 1516 M« h×nh ho¸ thuû v¨n c¸c l−u vùc nhá T¸c gi¶: D.A. Woolhiser, USDA, ARS, Fort Collins, CO vµ D. L. Brakensiek, Northwest Watershed Research Center, USDA, ARS, Boise, ID1.1 Giíi thiÖu Tæng hîp hÖ thèng thñy v¨n, dù b¸o vµ tèi −u ho¸ lµ mét trong nh÷ngho¹t ®éng quan träng trong thiÕt kÕ c¸c hÖ thèng tµi nguyªn n−íc. Tæng hîp hÖthèng thñy v¨n liªn quan ®Õn viÖc lùa chän mét m« h×nh thÝch hîp vµ ph©ntÝch ®Ó kiÓm tra ho¹t ®éng cña m« h×nh ®ã (Dogge, 1973). Khi mét m« h×nhthuû v¨n ®· ®−îc chän, nã cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó dù b¸o c¸c biÕn thuû v¨n kh¶n¨ng mµ chóng lµ ®Çu vµo cho nh÷ng thµnh phÇn c¬ b¶n cña hÖ thèng tµinguyªn n−íc. Nh÷ng biÕn thiÕt kÕ cña c¸c thµnh phÇn hoÆc sè l−îng, vÞ trÝ vµkiÓu cña nh÷ng thµnh phÇn cã thÓ ®−îc thay ®æi sau ®ã vµ b»ng viÖc ®¸nh gi¸c¸c ph−¬ng ¸n ta cã thÓ t×m ra ph−¬ng ¸n tèi −u. Tæng hîp hÖ thèng thñy v¨n còng ph¶i tr¶ lêi nh÷ng c©u hái nh−: “ViÖcqu¶n lý ®Êt n«ng nghiÖp ®· g©y ra nh÷ng t¸c ®éng nµo ®èi víi chÊt l−îng vµkhèi l−îng n−íc ?” bëi v× kh«ng thÓ nµo thu ®−îc nh÷ng d÷ liÖu thùc nghiÖmcho tÊt c¶ c¸c sù kÕt hîp gi÷a nh÷ng ho¹t ®éng canh t¸c hoa mµu vµ chÕ ®éthñy v¨n. ViÖc m« h×nh ho¸ thñy v¨n yªu cÇu mét c¸ch ®¬n gi¶n hoÆc kh¸i qu¸t.ThËt vËy, qua kinh nghiÖm thùc tÕ con ng−êi thÊy r»ng muèn hiÓu vµ dù b¸ogi¸ trÞ bÊt cø mét bé phËn nµo cña m«i tr−êng th× cÇn ph¶i kh¸i qu¸t. “Sù kh¸iqu¸t bao gåm, viÖc thay thÕ mét bé phËn cña tæng thÓ d−íi h×nh thøc m« h×nhcÊu tróc ®¬n gi¶n h¬n. Nh÷ng m« h×nh, mét mÆt lµ h×nh thøc hay trÝ tuÖ, mÆt 17kh¸c nã lµ vËt chÊt, nh− vËy m« h×nh lµ gi¶i ph¸p trung t©m cña tiÕn tr×nhkhoa häc” (Rosenbleuth vµ Wiener, 1945). Trong viÖc thiÕt kÕ nh÷ng hÖ thèng tµi nguyªn n−íc vµ −íc l−îng nh÷ngt¸c ®éng cña kü thuËt qu¶n lý ®Êt, chóng ta cÇn ph¶i cã m« h×nh b¾t nguån tõc¸c khoa häc x· héi còng nh− nh÷ng m« h×nh cña hÖ thèng thñy v¨n. Tuynhiªn, trong tµi liÖu nµy, chóng ta quan t©m ®Õn nh÷ng m« h×nh thñy v¨n vµ®Æc biÖt lµ nh÷ng m« h×nh thñy v¨n c¸c l−u vùc n«ng nghiÖp nhá. §Ó ®¹t ®−îcmôc ®Ých ®ã, l−u vùc nhá lµ mét trong nh÷ng ®èi t−îng mµ ¶nh h−ëng c¸c ho¹t®éng qu¶n lý ®Êt n«ng nghiÖp hay l©m nghiÖp cã thÓ chi phèi quan träng ®ÕnchÕ ®é thñy v¨n. MÆc dï nh÷ng l−u vùc ë thµnh phè ®· bÞ lo¹i bá, nh−ngnh÷ng nguyªn lý c¬ b¶n mµ nhiÒu m« h×nh m« t¶ cã thÓ dïng tèt cho c¸c l−uvùc kÓ c¶ ë thµnh phè. H×nh 1.1 Vßng tuÇn hoµn thuû v¨n (theo Horton, 1931) Môc ®Ých cña ch−¬ng nµy lµ th¶o luËn vai trß cña m« h×nh thñy v¨n l−uvùc nhá. Nh÷ng d¹ng cña m« h×nh cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó m« t¶ vµ nh÷ng sè18h¹ng quan träng ®· ®−îc ®Þnh nghÜa. Cuèi cïng, m« h×nh thñy v¨n ®· ®−îcxem xÐt nh− lµ nh÷ng thµnh phÇn cña m« h×nh hÖ thèng tµi nguyªn n−íc.1.2 Vßng tuÇn hoµn thñy v¨n vµ thµnh phÇn cña nã C¸c m« h×nh l−u vùc thñy v¨n ph¶i miªu t¶ ®−îc vßng tuÇn hoµn thñyv¨n b»ng nh÷ng ph−¬ng ph¸p thÝch hîp kh¸c nhau. Nh÷ng quy luËt b¶o toµnkhèi l−îng, n¨ng l−îng vµ ®éng l−îng ®−îc tæng hîp trong tËp hîp thµnhnguyªn t¾c lý thuyÕt, vµ ®−îc sö dông ®Ó gi¶i thÝch vßng tuÇn hoµn thñy v¨n.Nh÷ng nguyªn lý nµy cïng víi c¸c mèi quan hÖ dùa vµo kinh nghiÖm c¸ nh©nt¹o thµnh c¬ së cho phÇn lín c¸c m« h×nh l−u vùc nhá. Nguyªn lý cña sù b¶o toµn khèi l−îng th−êng minh häa b»ng l−îng n−íc®èi víi mét thÓ tÝch ®Êt nµo ®ã. H×nh 1.1 tr×nh bµy mét c¸ch ®Þnh tÝnh vßngtuÇn hoµn Thuû v¨n, nã giíi thiÖu c¸c thµnh phÇn thuû v¨n vµ biÓu diÔn kh¸iniÖm cho r»ng tæng l−îng n−íc trªn tr¸i ®Êt cã thÓ xem lµ kh«ng thay ®æi.Trong thñy v¨n häc l−u vùc nhá chóng ta quan t©m ®Õn phÇn sÉm trong vßngtuÇn hoµn trong h×nh 1.1. NÕu chóng ta xem xÐt thµnh phÇn mang tªn “Sù s¾pxÕp bÒ mÆt cña tÊt c¶ c¸c d¹ng gi¸ng thñy ...