Thủy văn học và phân tích vùng ngập lụt ( ĐH Quốc Gia Hà Nội ) - Chương 5

Các mô hình thuỷ văn mô phỏngảnh: Người điều hành với máy tính trạm kỹ thuật5.1.Giới thiệu về các mô hình mô phỏngQuá trình mưa rào – dòng chảy đã được trình bày chi tiết trong chương 2, chúng ta đã chỉ ra lượng mưa đóng góp thế nào vào các thành phần khác nhau của bốc hơi, thấm, khu chứa, dòng chảy tràn và cuối cùng là dòng chảy. Hình dạng thực tế và thời gian chảy truyền của các đường quá trình thuỷ văn cho một lưu vực cụ thể đã được chỉ ra là phụ thuộc vào...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thủy văn học và phân tích vùng ngập lụt ( ĐH Quốc Gia Hà Nội ) - Chương 5 Ch−¬ng 5. C¸c m« h×nh thuû v¨n m« pháng ¶nh: Ng−êi ®iÒu hµnh víi m¸y tÝnh tr¹m kü thuËt5.1.Giíi thiÖu vÒ c¸c m« h×nh m« pháng Qu¸ tr×nh m−a rµo – dßng ch¶y ®· ®−îc tr×nh bµy chi tiÕt trong ch−¬ng 2, chóng ta®· chØ ra l−îng m−a ®ãng gãp thÕ nµo vµo c¸c thµnh phÇn kh¸c nhau cña bèc h¬i, thÊm,khu chøa, dßng ch¶y trµn vµ cuèi cïng lµ dßng ch¶y. H×nh d¹ng thùc tÕ vµ thêi gianch¶y truyÒn cña c¸c ®−êng qu¸ tr×nh thuû v¨n cho mét l−u vùc cô thÓ ®· ®−îc chØ ra lµphô thuéc vµo rÊt nhiÒu vµo yÕu tè mÆt ®Öm, khÝ hËu vµ ®Þa lý thuû v¨n (b¶ng 5.1).Ngoµi thêi gian vµ c−êng ®é m−a lµ nh÷ng yÕu tè quan träng nhÊt quyÕt ®Þnh ®Õn qu¸tr×nh m−a rµo – dßng ch¶y, sau ®ã lµ c¸c ®Æc tr−ng cña l−u vùc mµ nã chuyÓn ho¸ tõl−îng m−a ®Çu vµo ®Õn qu¸ tr×nh dßng ch¶y t¹i cöa ra cña l−u vùc. DiÖn tÝch, ®é dèc,h×nh d¹ng, ®Êt, vµ l−îng tr÷ lµ nh÷ng th«ng sè quan träng cña h×nh th¸i l−u vùc. C¸cth«ng sè sö dông ®Êt vµ thæ nh−ìng cã thÓ ¶nh h−ëng ®¸ng kÓ ®Õn c¸c ph¶n øng thuûv¨n tù nhiªn th«ng qua viÖc t¨ng líp thÊm, thay ®æi ®é dèc vµ c¶i thiÖn hÖ thèng kªnhtiªu n−íc. 289 B¶ng 5.1. Nh÷ng nh©n tè ¶nh h−ëng ®Õn ®−êng qu¸ tr×nh thuû v¨n. 1. C−êng ®é m−a. 2. Kho¶ng thêi gian m−a. 3. KÝch th−íc l−u vùc. 4. §é dèc l−u vùc. 5. H×nh d¹ng l−u vùc. 6. L−îng tr÷ l−u vùc. 7. H×nh th¸i häc l−u vùc. 8. KiÓu lßng dÉn. 9. §Êt sö dông / ®Êt che phñ. 10. Lo¹i ®Êt. 11. Tû lÖ diÖn tÝch kh«ng thÊm. Nh÷ng c«ng nghÖ tiªn tiÕn trong c¸c ph−¬ng ph¸p tÝnh trªn m¸y tÝnh trong vßng 2thËp kû qua kÕt hîp víi nh÷ng tiÕn bé lín h¬n, m·nh liÖt h¬n cña viÖc quan tr¾c sè liÖu®· cho phÐp ph¸t triÓn nh÷ng øng dông cña c¸c m« h×nh m« pháng thuû v¨n. Nh÷ngm« h×nh ®ã sö dông hÖ c¸c ph−¬ng tr×nh kh¸c nhau ®Ó m« t¶ c¸c qu¸ tr×nh vËn chuyÓnthuû v¨n vµ sù c©n b»ng n−íc theo thêi gian. Ch−¬ng 1, 2 vµ 4 ®· tr×nh bµy mét sè c¸cph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n sö dông ®Ó chuyÓn sè liÖu l−îng m−a thµnh ®−êng qu¸ tr×nhthuû v¨n t¹i cöa ra cña l−u vùc. C¸c m« h×nh tÝnh trªn m¸y tÝnh cho phÐp sö dông c¸cth«ng sè kh¸c nhau cña kh«ng gian vµ thêi gian theo c¸c ph−¬ng ph¸p sè trÞ ®· biÕt.C¸c khu vùc m−a phøc t¹p vµ c¸c l−u vùc kh«ng ®ång nhÊt cã thÓ ®−îc m« pháng dÔdµng nÕu cã sè liÖu ®Çy ®ñ, vµ rÊt nhiÒu ph−¬ng ¸n thiÕt kÕ, nhiÒu kÞch b¶n ®iÒu khiÓncã thÓ ®−îc ®Æt ra vµ kiÓm tra b»ng m« h×nh. Nh÷ng ch−¬ng tr×nh nghiªn cøu c¬ b¶n cña tr−êng ®¹i häc Harvard, ®¹i häcStanford vµ Côc c«ng binh Hoa kú trong nh÷ng n¨m 1960 lµ nh÷ng nç lùc tiªn phongtrong cè g¾ng sö dông m¸y tÝnh ®Ó m« pháng c¸c diÔn biÕn trong l−u vùc. M« h×nh l−uvùc Stanford (Crawford vµ Linsley, 1966) mµ sau ®ã cã liªn quan ®Õn ch−¬ng tr×nh m«pháng thuû v¨n - FORTRAN (Johanson vµ nnk, 1980), lµ m« h×nh quan träng ®Çu tiªntrong sè nh−ng m« h×nh m« pháng l−u vùc. Tõ nh÷ng cè g¾ng tõ rÊt sím nµy, mét lo¹tc¸c m« h×nh ®· ®−îc ph¸t triÓn vµ øng dông trong nh÷ng n¨m 1960 vµ 1970 cho m−a®« thÞ, lò, t−íi tiªu, thiÕt kÕ hå chøa, vµ qu¶n lý l−u vùc. C¸c m« h×nh m« pháng thuû v¨n cã thÓ ®−îc ph©n lo¹i theo mét lo¹t c¸c tÝnh chÊtnh− trong b¶ng 5.2. Trong qu¸ tr×nh ph©n tÝch l−u vùc, nh÷ng ph¹m trï quan t©m chñyÕu gåm th«ng sè tËp trung ®èi lËp th«ng sè ph©n bè, hiÖn t−îng kh«ng liªn tôc, vµth«ng sè ngÉu nghiªn ®èi lËp víi th«ng sè tÊt ®Þnh. C¸c m« h×nh th«ng sè tËp trungbiÕn ®æi tõ l−îng m−a thùc tÕ ®Çu vµo thµnh dßng ch¶y cöa ra dùa trªn quan ®iÓm r»ngmäi qu¸ tr×nh trªn l−u vùc ®Òu xuÊt hiÖn t¹i mét ®iÓm trong kh«ng gian (gièng nh− m«290h×nh hép ®en). C¸c th«ng sè m« h×nh cã thÓ hoÆc kh«ng thÓ cã mét ®Þnh nghÜa chÝnh x¸cvÒ vËt lý trong hÖ thèng. §−êng qu¸ tr×nh ®¬n vÞ tæng hîp lµ mét vÝ dô vµ ®−îc sö dôngréng r·i. C¸c m« h×nh th«ng sè ph©n phèi cè g¾ng m« t¶ c¸c qu¸ tr×nh vËt lý vµ c¸c c¬chÕ trong kh«ng gian nh− mét sè c¸c m« h×nh m« pháng thuû v¨n. Trong khi m« h×nhth«ng sè ph©n phèi th−êng tho¶ m·n vÒ mÆt lý thuyÕt tèt h¬n th× sè liÖu th−êng bÞthiÕu hôt cho viÖc hiÖu chØnh vµ kiÓm ®Þnh kÕt qu¶ m« h×nh. C¸c m« h×nh “hiÖn t−îng” nh− lµ HEC-1 m« t¶ qu¸ tr×nh lò (Trung t©m thuû v¨nc«ng tr×nh, 1981) hoÆc m« h×nh ®iÒu khiÓn n−íc lò EPA (SWMM) (Huber vµ nhiÒu t¸cgi¶ kh¸c, 1981) hay SCS TR2O (Côc b¶o tån ®Êt, 1975a), m« pháng tõng ph¶n øng cñatr©n m−a ®¬n lÎ cho mçi mét sè liÖu m−a ®Çu vµo nhÊt ®Þnh. §−êng qu¸ tr×nh ®¬n vÞhay c¸c ph−¬ng ph¸p sãng ®éng häc ®−îc sö dông ®Ó thµnh lËp c¸c qu¸ tr×nh m−a mµsau ®ã ®−îc diÔn to¸n trong s«ng. C¸c m« h×nh liªn tôc nh− Stanford Watershed Model,SWMM, vµ STORM dùa trªn c¸c ph−¬ng tr×nh c©n b»ng dµi h¹n vµ do vËy tÝnh to¸ntrùc tiÕp cho c¸c ¶nh h−ëng cña c¸c ®iÒu kiÖn tr−íc ®ã. Nh÷ng ...