thoyeuheo_forever
New Member
Download miễn phí Kết quả ứng dụng mô hình NLRRM khôi phục số liệu quá trình dòng chảy các lưu vực sông tỉnh Quảng Trị
Phần lớn các lưu vực sông chính trong tỉnh Quảng
Trị đều hoàn toàn không có số liệu thực đo dòng chảy nên
để khôi phục số liệu quá trình dòng chảy tháng từ số liệu quá
trình mưa tháng cho các lưu vực này bằng mô hình NLRRM,
phải mượn bộ thông số tối ưu đã được hiệu chỉnh và kiểm
định của lưu vực sông Bến Hải-trạm Gia Vòng (lưu vực có
số liệu dòng chảy thực đo đầy đủ nhất) trên cơ sở thừa nhận
các lưu vực này có các điều kiện địa lý tự nhiên tương tự nhau
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:
1KẾT QUẢ ỨNG DỤNG MÔ HÌNH NLRRM KHÔI PHỤC SỐ LIỆUQUÁ TRÌNH DÒNG CHẢY CÁC LƯU VỰC SÔNG TỈNH QUẢNG TRỊ
Nguyễn Thị Nga & Nguyễn Thanh Sơn
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN
Tóm tắt. Tỉnh Quảng Trị có tổng diện tích tự nhiên là 4.746 km2 với 4 hệ thống sông lớn: Bến Hải,
Thạch Hãn, một phần của hệ thống sông Ô Lâu và Sê Păng Hiêng. Số liệu mưa thực đo trong tỉnh khá
đầy đủ và đồng bộ (từ 1977 đến nay) nhưng số liệu dòng chảy thực đo trên các hệ thống sông lại rất
hạn chế. Toàn tỉnh chỉ có trạm thủy văn Gia Vòng trên sông Bến Hải (do Trung tâm KTTV Quốc gia
quản lý) đo dòng chảy liên tục từ 1977 đến nay và trạm thủy văn Rào Quán trên sông Rào Quán đo
dòng chảy 4 năm (1983-1985, 2004) phục vụ việc thiết kế xây dựng nhà máy thủy điện Rào Quán. Bởi
vậy, để có số liệu phục vụ công tác đánh giá tài nguyên nước tỉnh Quảng Trị, cần tìm cách khôi phục
số liệu quá trình dòng chảy từ số liệu quá trình mưa thực đo tại các trạm đo mưa trong tỉnh Quảng trị.
Phương pháp hữu hiệu nhất để giải quyết vấn đề này là phương pháp mô hình toán. Bài báo này công
bố kết quả ứng dụng mô hình NLRRM (Non-Linear Rainfall-Runoff Model) để khôi phục số liệu quá
trình dòng chảy 28 năm (1977-2004) cho các lưu vực sông từ số liệu quá trình mưa thực đo nhằm tạo
cơ sở dữ liệu cho việc đánh giá tài nguyên nước mặt tỉnh Quảng Trị.
1. Đặt vấn đề
Trên các sông suối của tỉnh Quảng Trị chỉ có hai trạm đo lưu lượng dòng chảy là Gia Vòng trên sông
Bến Hải và Rào Quán trên sông Rào Quán. Trạm Gia Vòng do Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia quản lý,
tiến hành đo liên tục lưu lượng và mực nước từ năm 1977 đến nay còn trạm Rào Quán chỉ đo lưu lượng và mực
nước trong 4 năm (1983-1985, 2004) để phục vụ việc thiết kế và xây dựng nhà máy thủy điện Rào Quán trên sông
Rào Quán. Trong khi đó, các trạm đo mưa trong phạm vi tỉnh tương đối nhiều và tiến hành đo tương đối đồng bộ
và liên tục từ năm 1977 đến nay. Bởi vậy, để có cơ sở dữ liệu đánh giá tài nguyên nước sông tỉnh Quảng Trị, cần
khôi phục quá trình dòng chảy trên các sông còn thiếu hay hoàn toàn không có tài liệu đo lưu lượng từ số liệu đo
mưa khá đầy đủ và đồng bộ trên các lưu vực sông trong tỉnh.
Có rất nhiều mô hình toán có thể sử dụng để khôi phục quá trình dòng chảy từ quá trình mưa. Báo cáo
này đã chọn sử dụng mô hình mưa - dòng chảy phi tuyến NLRRM (Non Linear Rainfall Runoff Model). Mô hình
này do Viện KTTV xây dựng, đã được kiểm nghiệm cho các lưu vực sông vừa và nhỏ, cho kết quả rất phù hợp
với số liệu thực đo và đã được đánh giá cao trong việc khôi phục và tính toán dòng chảy từ mưa cho các lưu vực
thiếu hay không có tài liệu quan trắc.
2. Cơ sở lý thuyết của mô hình NLRRM [1].
Hệ thống mô hình mô phỏng lưu vực là một hệ thống động lực có đầu vào là mưa và đầu ra là dòng chảy.
Các quá trình xem xét trong việc mô hình hoá bao gồm: lượng mưa sinh dòng chảy; dòng chảy mặt và dòng chảy
ngầm; diễn toán dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm và xác định các thông số của mô hình. Phương pháp diễn toán
dòng chảy được thực hiện dựa trên cơ sở phương trình biểu thị định luật bảo toàn khối lượng và phương trình
lượng trữ phi tuyến:
(2.1)
(2.2)
trong đó: R(t) là lượng mưa sinh dòng chảy (cm/h); Q(t) là dòng chảy tại mặt cắt cửa ra của lưu vực (cm/h), S(t) là
lượng trữ lưu vực (cm), K là thông số có đơn vị thời gian (h) và P là thông số thể hiện độ cong của đường cong
lượng trữ. Hệ phương trình (2.1) và (2.2) được giải bằng phương pháp sai phân như sau:
Viết phương trình (2.2) dưới dạng sai phân:
(2.3)
trong đó: R(t+Dt) là lượng mưa sinh dòng chảy trong thời đoạn giữa t và t+Dt. Thay (2.2) vào (2.3) ta thu được:
2 (2.4)
Phương trình (2.4) giải được với điều kiện ban đầu Q(t=0) = Qo và lượng mưa sinh dòng chảy
cho trước. Nó có thể được viết gọn dưới dạng:
(2.5)
Trong phương trình (2.5), vế trái là ẩn cần tìm, vế phải là đại lượng đã biết. Phương trình này được giải bằng
phương pháp lặp Newton như sau:
Đặt: , , thì phương trình (2.5) sẽ trở
thành:
(2.6)
Trong phương trình (2.6), ẩn cần tìm là x được tính lặp như sau:
(2.7)
Quá trình lặp được thực hiện sao cho điều kiện được thoả mãn.
Để diễn toán cho dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm, trong hệ phương trình (2.1) và (2.2), chỉ cần thay
thế các đặc trưng của dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm tương ứng:
Đối với dòng chảy mặt:
Đối với dòng chảy ngầm:
trong đó: và là lượng mưa sinh dòng chảy mặt và lượng mưa sinh dòng chảy ngầm; và
là dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm tại mặt cắt cửa ra; và là lượng trữ nước mặt và lượng
trữ nước ngầm; và là các thông số diễn toán dòng chảy mặt; và là các thông số diễn toán dòng
chảy ngầm.
Để diễn toán lượng mưa sinh dòng chảy trong phương trình (2.1), mô hình ứng dụng chỉ số mưa
như sau:
(2.8)
trong đó: là chỉ số mưa tại thời điểm t; là lượng mưa rơi trung bình trên lưu vực tại thời điểm t;
là thông số có ý nghĩa trọng số và:
. (2.9)
3Phương trình (2.8) kết hợp với điều kiện (2.9) được biến đổi đưa về dạng truy hồi:
(2.10)
trong đó: là thông số và là hệ số dòng chảy tại thời điểm .
Biểu thức (2.11) cho thấy: với , khi lượng mưa , chỉ số sẽ giảm (do lượng
bốc hơi); ngược lại, nếu , chỉ số mưa có thể sẽ tăng.
Sau khi xác định được chỉ số mưa, lượng mưa sinh dòng chảy được tính thông qua hệ số dòng chảy được
xác định theo công thức kinh nghiệm sau:
(2.11)
trong đó: là thông số và .
Từ biểu thức (2.11) có thể thấy: Nếu ®¥ thì ® 1 (lượng mưa rơi bằng lượng mưa sinh
dòng chảy), nếu ® 0 thì ® 0 (không sinh dòng chảy). Điều này phù hợp với quy luật vật lý của sự
hình thành dòng chảy.
Lượng mưa sinh dòng chảy ngầm được ước tính thông qua hệ số dòng chảy ngầm dựa trên cơ sở lập luận
rằng tỷ số giữa lượng mưa sinh dòng chảy ngầm và tổng lượng mưa sinh dòng chảy tỷ lệ nghịch với tổng lượng
mưa sinh dòng chảy:
(2.12)
Từ biểu thức (2.12) dựa trên cơ sở thực nghiệm số, đã rút ra biểu thức kinh nghiệm sau:
(2.13)
trong đó: - là hệ số dòng chảy ngầm đối với lượng mưa sinh dòng chảy ;
- là các thông số thoả mãn điều kiện và .
Từ biểu thức (2.5) có thể nhận thấy rằng lượng mưa sinh dòng chảy càng lớn thì tỷ trọng của dòng chảy
ngầm càng nhỏ so với dòng chảy mặt. Điều này phù hợp với quy luật dòng chảy ở nước ta. Về mùa cạn, dòng
chảy sông chủ yếu được cung cấp từ lượng trữ nước ngầm. Về mùa mưa, lượng nước cung cấp cho dòng chảy
sông chủ yếu lại do dòng chảy mặt mặc dù lượng dòng chảy ngầm có tăng.
4Sau khi xác định hệ số dòng chảy ngầm, lượng mưa sinh dòng chảy ngầm được ước tính theo công thức
sau:
. (2.14)
Lượng mưa sinh dòng chảy mặt được xác định như sau:
. (2.15)
Lượng mưa sinh dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm sau khi diễn toán theo các phương trình đường cong
lượng trữ phi tuyến sẽ thu được lượng dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm tại mặt cắt cửa ra của lưu vực. Dòng
chảy tổng cộng tại mặ...