Phát triển mô hình khái niệm phân bố diễn toán dòng chảy - nghiên cứu điển hình cho lưu vực Sông Bé

Bài viết Phát triển mô hình khái niệm phân bố diễn toán dòng chảy - nghiên cứu điển hình cho lưu vực Sông Bé trình bày cấu trúc mô hình FRASC; Sự hình thành dòng chảy từ mưa trong từng lưới; Quá trình lũy tích dòng chảy.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phát triển mô hình khái niệm phân bố diễn toán dòng chảy - nghiên cứu điển hình cho lưu vực Sông BéThe fourth Scientific Conference - SEMREGG 2018 PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH KHÁI NIỆM PHÂN BỐ DIỄN TOÁNDÒNG CHẢY - NGHIÊN CỨU ĐIỂN HÌNH CHO LƯU VỰC SÔNG BÉ Phạm Anh Tài1,*, Vũ Văn Nghị2, Bùi Nguyễn Lâm Hà3 1 Viện Khoa học và Đổi mới công nghệ, Số 7, Đường số 4, Khu phố 4, phường Hiệp Bình Chánh, quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh 2 Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, 227 Nguyễn Văn Cừ, Phường 4, Quận 5, Thành phố Hồ Chí Minh 3 Khoa Môi trường và Tài nguyên, Trường Đại học Đà Lạt, 1 Phù Đổng Thiên Vương, Phường 8, Thành phố Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng *Email: taipa@bwe.com.vn TÓM TẮT Mô hình khái niệm tập trung hiểu lưu vực hay tiểu lưu vực như một tổng thể, tức là xử lý nhưmột đơn nguyên và giá trị của các thông số được lấy trung bình hoá theo không gian. Do đó, cácthông tin thủy văn theo không gian không đủ chi tiết để đáp ứng cho hoạt động quản lý, khai thác vàsử dụng tài nguyên đất và nước ngày càng tăng. Mô hình khái niệm phân bố FRASC được phát triểnnhư sự “thỏa hiệp” với đầu vào các thông số lấy trung bình hóa trong không gian lưu vực, sau đólưu vực được rời rạc hóa thành các phần tử bởi ma trận lưới ô vuông từ DEM. Dòng ra từ mỗi phầntử được diễn toán kết nối với nhau về phía phần tử liền kề mà được định rõ dựa vào lưới hướngdòng chảy, từ đó, có thể dự đoán những ảnh hưởng của sự thay đổi của thảm phủ thực vật, sử dụngđất và khí hậu theo không gian và thời gian đến các đặc trưng thuỷ văn của lưu vực. Kết quả ứngdụng trên nhiều vùng khí hậu khác nhau cho thấy FRASC đảm bảo độ tin cậy theo các tiêu chuẩnđánh giá như sai số bình quân (CRM) và hệ số hiệu quả mô hình (R2). Cụ thể tại lưu vực Sông Bé,giá trị CRM < 5 % và R2 > 0,8 thể hiện khả năng mô phỏng tốt dòng chảy theo các kịch bản khácnhau và đảm bảo độ tin cậy của FRASC. Từ khóa: FRASC, mô hình khái niệm phân bố, lưu vực Sông Bé, diễn toán dòng chảy. 1. GIỚI THIỆU Các mô hình khái niệm tập trung phổ biến như NAM [1], RAM [2] và Xinanjiang [3], coi đầuvào lưu vực hay tiểu lưu vực tự nhiên như một đơn nguyên và giá trị của các thông số được lấytrung bình hoá theo không gian. Do đó, chúng không cho phép diễn tả chính xác những ảnh hưởngvề sự biến thiên theo không gian bên trong lưu vực, cụ thể chúng không chỉ ra đâu là nơi sinh radòng chảy hay lượng bùn cát và do đó trong các mô hình thông số tập trung các quá trình thuỷ vănphi tuyến được giả thiết phản hồi tương tự nhau trên toàn lưu vực, hậu quả là các giá trị trung bìnhhoá có thể dẫn đến những sai số đáng kể trong mô phỏng vì vậy chúng yêu cầu phải có sự hiệuchỉnh [4]. Bên cạnh đó, các mô hình khái niệm tập trung chỉ sinh ra giá trị đơn nhất về các đặctrưng, ví dụ như lưu lượng dòng chảy hay lượng bùn cát, mà được coi là đại diện từ mọi nơi tronglưu vực. Vì thế, chúng chỉ nên được sử dụng với các đơn vị không gian (kích thước) thích hợp chovấn đề được nghiên cứu. Và vì tham số phi vật lý cố hữu và giả thuyết tuyến tính, chúng không thểđược sử dụng cho việc dự đoán những ảnh hưởng của sự thay đổi trên lưu vực (ví dụ sử dụng đấthay khí hậu) với bất kỳ độ tin cậy nào. Với những nhược điểm trên, các mô hình khái niệm tậptrung có thể được sử dụng cho việc đánh giá tài nguyên nước đơn thuần, kiểm soát chất lượng dữ548 Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ 4 - SEMREGG 2018liệu thuỷ văn, bổ sung dữ liệu thiếu hoặc chỉnh biên các giá trị không chính xác, kéo dài tài liệudòng chảy lịch sử trên lưu vực trong trường hợp không có sự thay đổi về sử dụng đất. Ngược lại, trong mô hình khái niệm phân bố đặc tính biến thiên và không đồng nhất của lưuvực được bảo tồn bằng cách chia, tức là rời rác hoá lưu vực thành nhiều đơn vị có phản hồi thuỷ văntương đối đồng nhất. Mỗi đơn vị, mặc dù nó có thể thay đổi theo diện tích, được coi như là một thựcthể riêng biệt, ở đây gọi đó là đơn nguyên. Phản hồi tích hợp của tất cả các đơn nguyên đóng gópthành kết quả tổng thể lưu vực. Mỗi đơn nguyên được gán các biến và các thông số diễn tả các đặcđiểm như khí hậu, địa hình, đất đai và thảm thực vật,… liên quan đến đơn nguyên đó. Kích thướccủa mỗi đơn nguyên sẽ phụ thuộc vào tính không đống nhất của lưu vực, mức độ biểu thị khônggian mong muốn khi mô hình hoá và số lượng thông tin đầu vào tường minh theo không gian sẵncó. Bằng việc rời rạc hoá lưu vực thành các đơn nguyên, mô hình phân bố có khả năng giải quyết sựbiến thiên không gian xảy ra trong lưu vực. Do đó nó có tiềm năng cho việc mô phỏng chính xáccác đặc trưng thuỷ văn hơn mô hình thông số tập trung, bởi ...