Download miễn phí Kết quả ứng dụng mô hình NAM trong MIKE 11 khôi phục số liệu dòng chảy lưu vực sông Gianh - Tỉnh Quảng Bình
Đểhiệu chỉnh môhìnhNAM tìmra bộ
thôngsốtối ưu cho lưu vực sông Rào Nậytính
đến trạm Đồng Tâm,nghiên cứu đã sửdụngsố
liệu thực đo 7 nămliên tục (1969-1975) vềmưa
(với trọng sốmưa bằng 0,94) và dòng chảy tại
trạm Đồng Tâm,bốc hơi tại trạmTuyên Hóa.
Do chỉcó 1 trạm đo mưa nên trọng sốcủa trạm
đo mưa này được xác định dựa theo bản đồ
đẳng trịchuẩn mưa năm lưu vực sông Gianh đã
được nghiêncứu xây dựng với chuỗi sốliệu
mưa năm cập nhật đến 2008 (hình 2) theo
nguyên tắc: chuẩn mưa năm tại trạm nhân với
trọng sốmưa bằng chuẩn mưa năm bình quân
lưu vực.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26, Số 3S (2010) 405‐412405
_______
Kết quả ứng dụng mô hình NAM trong MIKE 11 khôi phục
số liệu dòng chảy lưu vực sông Gianh - tỉnh Quảng Bình
Nguyễn Thị Nga*, Nguyễn Phương Nhung
Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN,
334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam
Nhận ngày 11 tháng 8 năm 2010
Tóm tắt. Lưu vực sông Gianh có tổng diện tích 4680 km2, trải trên địa phận các huyện Minh Hóa,
Mai Hóa, Tuyên Hóa, Quảng Trạch, Bố Trạch của tỉnh Quảng Bình và huyện Kỳ Anh của tỉnh Hà
Tĩnh. Sông Gianh là nguồn cung cấp nước chính cho các huyện này nên việc kiểm kê đánh giá tài
nguyên nước của lưu vực sông Gianh là bài toán tiên quyết. Công việc này phải được thực hiện
dựa trên cơ sở số liệu đo đạc quá trình dòng chảy tại các sông suối trên lưu vực. Tuy nhiên, trong
khi số liệu đo mưa và bốc hơi trong và lân cận lưu vực sông Gianh khá đầy đủ, liên tục và đồng bộ
(từ 1969 đến nay) thì số liệu thực đo dòng chảy lại rất hạn chế. Toàn lưu vực chỉ duy nhất có trạm
Đồng Tâm trên sông Rào Nậy đo lưu lượng dòng chảy 20 năm (1962-1981). Bởi vậy, khôi phục số
liệu dòng chảy từ số liệu đo mưa và bốc hơi trên lưu vực là bài toán tiên quyết. Phương pháp hữu
hiệu nhất để giải quyết bài toán này là phương pháp mô hình toán. Bài báo này công bố kết quả
ứng dụng mô hình NAM trong MIKE 11 khôi phục số liệu quá trình dòng chảy ngày tại các vị trí
cần thiết trên các sông thuộc lưu vực sông Gianh từ số liệu đo mưa và bốc hơi, tạo cơ sở dữ liệu
đánh giá tài nguyên nước của lưu vực.
1. Đặt vấn đề∗
Lưu vực sông Gianh thuộc tỉnh Quảng
Bình, có diện tích 4860 km2 [1]. Trên các sông
suối của lưu vực sông Gianh chỉ có duy nhất
trạm Đồng Tâm trên sông Rào Nậy tiến hành đo
lưu lượng dòng chảy liên tục 20 năm (1962-
1981). Sau năm 1981, không có trạm thủy văn
nào trên lưu vực tiến hành đo lưu lượng nữa.
Trong khi đó, mạng lưới trạm đo mưa và bốc
hơi trong và lân cận lưu vực lại khá nhiều, đại
bộ phận các trạm đo liên tục và đồng bộ từ năm
1969 đến nay. Bởi vậy, để có cơ sở dữ liệu đánh
giá tài nguyên nước lưu vực sông Gianh, cần
khôi phục quá trình dòng chảy trên các sông
còn thiếu hay hoàn toàn không có tài liệu đo
lưu lượng trên cơ sở số liệu đo mưa và bốc hơi.
∗ Tác giả liên hệ. ĐT: 84-4-38584943.
E-mail: [email protected]
Có nhiều mô hình toán có thể sử dụng để
khôi phục quá trình dòng chảy từ quá trình mưa
và bốc hơi. Bài báo này đã chọn sử dụng mô
hình NAM trong MIKE 11, nguyên bản do
Khoa Thủy Động lực và Tài nguyên nước của
Trường Đại học Kỹ thuật Đan Mạch xây dựng.
Đây là một công cụ kỹ thuật đã được chứng
minh là tốt và đã được ứng dụng cho nhiều lưu
vực sông của nhiều nước trên thế giới, trong đó
có Việt Nam, với nhiều chế độ thủy văn và điều
kiện khí hậu khác nhau.
N.T. Nga, N.P. Nhung / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26, Số 3S (2010) 405‐412 406
2. Cơ sở lí thuyết của mô hình MIKE NAM
[2, 3]
NAM là chữ viết tắt từ tiếng Đan Mạch
"Nedbor-Afstromming-Model", nghĩa là mô
hình mưa-dòng chảy. Hiện NAM đã được Viện
Thủy lực Đan Mạch tích hợp trong mô hình
MIKE 11 như một mô đun tính quá trình dòng
chảy từ mưa và bốc hơi.
2.1. Yêu cầu số liệu
Các yêu cầu đầu vào cơ bản đối với mô
hình NAM bao gồm: các tham số mô hình, các
điều kiện ban đầu, các số liệu khí tượng (mưa,
bốc hơi) cùng các số liệu dòng chảy sông để
hiệu chỉnh và kiểm nghiệm mô hình.
2.2. Cấu trúc mô hình
Mô hình NAM dựa trên các cấu trúc và các
phương trình vật lý sử dụng cùng với các công
thức bán kinh nghiệm. Là một mô hình gộp,
NAM xử lý mỗi lưu vực như một đơn vị riêng
lẻ. Vì vậy, các tham số và các biến mô tả các
giá trị trung bình cho toàn lưu vực. Như một kết
quả, một số tham số mô hình có thể được đánh
giá từ các số liệu vật lý của lưu vực nhưng việc
đánh giá tham số cuối cùng phải được thực hiện
bằng hiệu chỉnh đối với các chuỗi thời gian của
các quan trắc thủy văn.
NAM là một mô phỏng pha đất của chu
trình thủy văn, có cấu trúc được thể hiện trên
hình 1. Mô hình này mô phỏng quá trình mưa-
dòng chảy bằng cách tính liên tục lượng nước
trong bốn bể chứa khác nhau: bể chứa tuyết
(không xét tới đối với điều kiện khí hận nhiệt
đới như nước ta), bể chứa mặt, bể chứa tầng rễ
cây và bể chứa ngầm). Các bể chứa này mô tả
các thành phần vật lí của lưu vực có quan hệ
qua lại với nhau. Thêm vào đó, NAM cho phép
xử lí các can thiệp do con người thực hiện trong
chu trình thủy văn, chẳng hạn như việc tưới và
bơm nước ngầm.
Dựa trên cơ sở các số liệu khí tượng đầu
vào, NAM chế tạo ra dòng chảy của lưu vực
cũng như các thông tin về các thành phần khác
của pha đất của chu trình thủy văn như: sự thay
đổi nhiệt độ bốc hơi, độ ẩm đất, lượng bổ cập
nước ngầm và mực nước ngầm.
Dòng chảy kết quả của lưu vực được phân
chia thành các thành phần: dòng chảy mặt, dòng
chảy sát mặt và dòng chảy ngầm.
2.3. Các thành phần cơ bản của mô hình
* Lượng trữ mặt: gồm lượng ẩm bị giữ lại
trên thực vật, trữ trong các chỗ trũng và trong
tầng trên cùng. Tổng lượng nước U trong bể trữ
mặt liên tục bị giảm do bốc hơi và do thấm
ngang. Khi lượng trữ bề mặt đạt đến mức tối đa
Umax, lượng nước thừa PN sẽ gia nhập vào sông
với vai trò là dòng chảy tràn trong khi lượng
còn lại sẽ thấm vào tầng rễ cây và tầng nước
ngầm.
* Lượng trữ tầng rễ cây: là lượng ẩm trong
lớp đất ở bên dưới bề mặt đất mà từ đó thực vật
có thể hút nước để bốc thoát hơi. Lmax ký hiệu
giới hạn trên của tổng lượng nước trong tầng
này. Lượng ẩm trong tầng rễ cây là đối tượng
để tiêu hao vào tổn thất do bốc thoát hơi nước.
Lượng ẩm chứa trong tầng này kiểm soát tổng
lượng nước bổ cập vào bể chứa nước ngầm
cùng các thành phần dòng chảy mặt và sát mặt.
* Lượng bốc hơi EP: Các nhu cầu bốc hơi
với tốc độ tiềm năng từ bể chứa mặt được thỏa
mãn đầu tiên. Nếu lượng chứa ẩm của bể chứa
mặt nhỏ hơn các nhu cầu này (U
kéo xuống từ bể chứa tầng rễ cây với tốc độ
thực Ea. Ea tỷ lệ thuận với lượng bốc hơi tiềm
năng và biến đổi tuyến tính theo lượng ẩm
tương đối của đất:
( )
maxL
LUEE Pa −= (1)
* Dòng chảy mặt (QOF): được giả thiết là
tương ứng với lượng nước thừa PN khi bể chứa
mặt đã tràn (U>Umax ) và biến đổi tuyến tính
theo quan hệ lượng trữ ẩm đất (L/Lmax) của tầng
rễ cây:
- khi L/Lmax > TOF :
N.T. Nga, N.P. Nhung / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26, Số 3S (2010) 405‐412 407
NPTOF
TOFLL
CQOFQOF −
−=
1
/ max (2)
- khi L/Lmax TOF: ≤
0=QOF (3)
trong đó: CQOF là hệ số dòng chảy mặt
(0≤ CQOF 1); TOF là ngưỡng dưới c