Nghiên cứu hiệu chỉnh thông số mô hình mưa - dòng chảy cho các lưu vực không có tài liệu

Nghiên cứu này phân tích ảnh hưởng của một số thuộc tính lưu vực đến các thông số mô hình NAM. Từ đó, kết hợp với việc sử dụng các lưu vực tương tự trong cùng phạm vi phân vùng thủy văn, đề xuất ra bộ thông số mô hình thích hợp để tính toán chuỗi dòng chảy liên tục (thời đoạn ngày) cho các lưu vực không có tài liệu thực đo.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 NGHIÊN CỨU HIỆU CHỈNH THƠNG SỐ MƠ HÌNH MƯA - DỊNG CHẢY CHO CÁC LƯU VỰC KHƠNG CĨ TÀI LIỆU Nguyễn Thị Thu Nga Trường Đại học Thủy lợi, email: ngatvct@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Việc xác định quan hệ lượng mưa dòng chảy sinh lưu vực toán thủy văn Nhiều loại mơ hình mưa dịng chảy khác ứng dụng để tính tốn q trình lưu lượng liên tục phục vụ nhiều mục đích khác Trong đó, mơ hình khái niệm biết đến nhiều yêu cầu liệu đầu vào vừa phải Chúng biểu thị trình thủy văn cách giản hóa sử dụng hệ thống nhận thức [1] Các thơng số mơ hình giá trị có hiệu phạm vi lưu vực khơng thể đo đạc ngồi thực địa Vì thế, thơng số mơ hình cần hiệu chỉnh dựa vào số liệu thực đo có [2] Với lưu vực khơng có trạm thủy văn thơng số mơ hình cần phải xác định từ nguồn thơng tin khác, ví dụ từ lưu vực lân cận, từ giá trị bảng tra nghiên cứu trước đó, từ kinh nghiệm chuyên gia Vì thiếu hiệu chỉnh nên hiệu mơ hình thường so với lưu vực có tài liệu thực đo [3] Cách lựa chọn lưu vực tương tự thường gặp dựa vào khoảng cách gần theo khơng gian, chế độ dịng chảy điều kiện khí hậu lưu vực thay đổi [4] Cách sử dụng thuộc tính lưu vực trạng sử dụng đất, loại đất, đặc trưng hình thái [5] Ở Việt Nam, để lựa chọn lưu vực tương tự theo vị trí gần thường gặp khó khăn trạm thủy văn thường đặt dịng chính, có diện tích lưu vực lớn so với lưu vực cần tính Vì thế, nghiên cứu phân tích ảnh hưởng số thuộc tính lưu vực đến thơng số mơ hình NAM Từ đó, kết hợp với việc sử dụng lưu vực tương tự phạm vi phân vùng thủy văn, đề xuất thông số mơ hình thích hợp để tính tốn chuỗi dịng chảy liên tục (thời đoạn ngày) cho lưu vực khơng có tài liệu thực đo PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu sử dụng phương pháp mơ hình mưa dịng chảy (mơ hình NAM) phương pháp phân tích hồi quy Trong đó, mơ hình NAM ứng dụng để mơ q trình mưa dịng chảy số lưu vực có nhiều tài liệu đo đạc dịng chảy Sau đó, phương pháp phân tích hồi quy áp dụng để xác định ảnh hưởng số đặc trưng hình thái lưu vực đến thơng số mơ hình Các đặc trưng hình thái lưu vực xác định cơng cụ phân tích khơng gian Arcgis KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Giới thiệu khu vực nghiên cứu Nghiên cứu tập trung vào tỉnh trung nam Tây Nguyên Đắk Lắk, Đắk Nông Lâm Đồng Khu vực nghiên cứu gồm phần lớn diện tích lưu vực Srêpok thuộc lãnh thổ Việt Nam phần lưu vực sông Đồng Nai Theo [6] Vùng thủy văn C-II-1 thuộc Khu thủy văn Nam Tây Nguyên - Đông Nam Bộ, thuộc Miền thủy văn Tây Nguyên - Nam Bộ Ranh giới khu vực nghiên cứu, hệ thống sơng ngịi mạng lưới trạm khí tượng thủy văn trình bày hình 555 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 thống sông Đồng Nai) trạm thủy văn cấp I, yếu tố quan trắc đầy đủ từ năm 1980 đến Ranh giới lưu vực số đặc trưng hình thái bốn lưu vực chọn trình bày hình bảng Bảng Các đặc trưng hình thái lưu vực sơng TT Trạm F km Hình Bản đồ khu vực nghiên cứu Vì mơ hình NAM mơ hình thơng số tập trung, phù hợp tốt với lưu vực nhỏ vừa Trong số trạm thủy văn thuộc khu vực nghiên cứu, lựa chọn số trạm để tiến hành mơ q trình mưa - dòng chảy sau: a Lưu vực trạm Krông Buk Trạm Krông Buk nằm sông Krông Buk, bắt nguồn từ dãy núi cao 800 - 1.000m Khoảng 70km đoạn sông thượng nguồn chảy theo hướng bắc - nam, sau đổ vào sơng Krơng Ana (nhánh cấp sông Srêpôk) b Lưu vực trạm Đăk Nông Trạm thủy văn Đăk Nông sông Đăk Nông (sông nhánh cấp sông Đồng Nai), quan trắc mực nước từ năm 1979 đo lưu lượng từ năm 1981 đến với khoảng 40 50 lần đo lưu lượng năm Hmax Hmin m m Đại Nga 361 1452 756 Ls km Js (%) Li D Htb Jd m (%) km km /km2 42.6 1.63 324.5 0.90 879.5 9.9 Thanh Bình 286 1734 838 52.7 1.70 254.5 0.70 1212 15 Đak Nông 292 1499 592 37.8 2.40 230.0 0.64 799 14.1 Krông Buk 478 65.7 0.67 367.5 1.02 659.5 896 454 5.8 Trong đó: F - diện tích lưu vực; Hmax - cao độ nguồn; Hmin - cao độ cửa ra; Ls - chiều dài sơng chính; Js - độ dốc lịng sông; Li - tổng chiều dài sông nhánh; D - mật độ lưới sơng; Htb - độ cao trung bình; Jd - độ dốc sườn dốc Hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình NAM Lựa chọn số liệu mưa, bốc số trạm đại biểu cho lưu vực kể để làm liệu đầu vào cho mơ hình NAM Chỉ tiêu NASH giai đoạn hiệu chỉnh kiểm định mơ trình bày bảng cho thấy kết mô tốt, thơng số mơ hình tìm hồn tồn phù hợp mơ dịng chảy từ mưa Bảng Chỉ tiêu NASH c Lưu vực trạm Đại Nga Trạm Đại Nga sông Đại Nga sông nhánh cấp I sông La Ngà, số sơng hệ thống sơng Đồng Nai Sơng bắt nguồn từ đỉnh núi cao từ 1136 đến 1353 mét Phần thượng lưu chảy theo hướng Tây bắc-Đông nam, phần lại chảy theo hướng Bắc-Nam trước đổ vào sơng La Ngà d Lưu vực Thanh Bình Trạm thủy văn Thanh Bình sơng Cam Ly (nhánh cấp I sông Đa Dâng, thuộc hệ 556 NASH Lưu lượng Mưa Bốc Hiệu chỉnh Kiểm định Đại Nga Đại Nga Bảo Lộc 0,82 0,75 Đà Lạt 0,71 0,71 Thanh Đà Lạt Bình Đak Nơng Đăk Nơng Đăk Nơng 0,77 0,71 Krông Buk Krông Buk Buôn Ma Thuột 0,72 0,70 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 Phân tích hồi quy Bước nghiên cứu ứng dụng phương pháp phân tích hồi quy xác định ảnh hưởng đặc trưng hình thái lưu vực tới thơng số mơ hình NAM Nhận thấy, số đặc trưng hình thái Ls có tác động tới nhiều thơng số mơ hình NAM Hệ số tương quan R Ls với CKIF, CK1,2, TOF, TIF TG 0,8 Ở chiều ngược lại, thông số TIF TG có mối quan hệ chặt chẽ với nhiều đặc trưng hình thái lưu vực nhất, bao gồm F, Hmax, Ls, Js, Li Jd (bảng 4) Một số phương trình hồi quy xác định cho khu vực sau: Umax = 0.0605(Li) + 33.283 CKIF = 23.614*Ls  570.68 CK1,2 = 1.6755*Ls + 114.59 CQOF = 1.3256*D  0.7608 Bảng Hệ số R2 cặp F Hmax Hmin Ls Js Li D Htb Jd Umax 0.42 0.22 0.00 0.06 0.36 0.71 0.07 0.12 0.56 Lmax 0.03 0.00 0.16 0.03 0.03 0.21 0.44 0.00 0.09 CQOF 0.01 0.07 0.28 0.20 0.02 0.04 0.54 0.02 0.00 CKIF 0.27 0.31 0.29 0.77 0.42 0.11 0.36 0.03 0.14 CK1,2 0.54 0.48 0.28 0.97 0.75 0.37 0.24 0.07 0.37 TOF 0.08 0.03 0.00 0.71 0.38 0.06 0.00 0.12 0.02 TIF 0.96 0.87 0.49 0.75 0.89 0.81 0.27 0.38 0.87 TG 0.72 0.45 0.08 0.77 0.97 0.83 0.00 0.05 0.66 CKBF 0.17 0.37 0.62 0.03 0.00 0.06 0.50 0.87 0.22 Ứng dụng tính tốn cho lưu vực khơng có tài liệu Hồ chứa Đạ Tẻh, tỉnh Lâm Đồng, có diện tích lưu vực 198km2, lưu vực khơng có tài liệu đo đạc thủy văn Để mơ chuỗi dịng chảy ngày đến hồ sử dụng tài liệu mưa ngày trạm Đại Nga, bốc ngày trạm Bảo Lộc Các thơng số mơ hình NAM bao gồm Umax, CQOF, CKIF, CK1,2, TOF, TIF, TG, CKBF xác định lại dựa theo phương trình hồi quy tìm Các thơng số cịn lại giữ ngun giống lưu vực trạm Đại Nga lưu vực có vị trí gần Từ chuỗi dịng chảy mơ được, xác định số đặc trưng dòng chảy lưu vực Đạ Tẻh sau: Qo = 10,17 m3/s; Mo = 51,36m3/s KẾT LUẬN Kết ban đầu cho thấy thơng số mơ hình NAM có mối quan hệ tương đối chặt chẽ với đặc trưng hình thái lưu vực Kết hợp yếu tố phân vùng thủy văn mối quan hệ với đặc trưng hình thái lưu vực tìm thơng số mơ hình phù hợp cho lưu vực khơng có tài liệu Tuy nhiên, mạng lưới trạm đo khu vực nghiên cứu cịn thưa nên chưa có khả kiểm định phương trình hồi quy Hướng nghiên cứu mở rộng vùng nghiên cứu, bổ sung trạm đo đặc trưng mô tả lưu vực, đồng thời sử dụng phân tích hồi quy đa biến thay đơn biến TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Dawson and Wilby (2001) Hydrological modeling using artificial neural networks, Prog.Phys.Geogr.,25,80-108 [2] Klemes V (1986), Operational testing of hydrological simulation models Hydrological Sciences Journal, 31:1, 13-24 [3] Merz, R and Blöschl, G (2004), Regionalisation of catchment model parameters, J Hydrol., 287, 95-123 [4] Vandewiele, G.L and Elias, A (1995): Monthly water balance of ungauged catchments obtained by geographical regionalization, J Hydrol, 170, 277-291 [5] Seibert, J (1999) Regionalization of parameters for a conceptual rainfall-runoff model, Agr Forest Meteorol., 98, 279-293 [6] Trần Thanh Xuân (2007) Đặc điểm thủy văn nguồn nước sông Việt Nam NXB Nông nghiệp 557 ... tốn cho lưu vực khơng có tài liệu Hồ chứa Đạ Tẻh, tỉnh Lâm Đồng, có diện tích lưu vực 198km2, lưu vực khơng có tài liệu đo đạc thủy văn Để mơ chuỗi dịng chảy ngày đến hồ sử dụng tài liệu mưa. .. bình; Jd - độ dốc sườn dốc Hiệu chỉnh, kiểm định mô hình NAM Lựa chọn số liệu mưa, bốc số trạm đại biểu cho lưu vực kể để làm liệu đầu vào cho mơ hình NAM Chỉ tiêu NASH giai đoạn hiệu chỉnh kiểm... trưng hình thái lưu vực sơng TT Trạm F km Hình Bản đồ khu vực nghiên cứu Vì mơ hình NAM mơ hình thơng số tập trung, phù hợp tốt với lưu vực nhỏ vừa Trong số trạm thủy văn thuộc khu vực nghiên cứu,