Bài giảng Dự báo thủy văn

Trang 8 Nedbứr Afstrứmnings Model = Mụ hỡnh mưa – dũng chảyMụ hỡnh NAM là mụ hỡnh thuỷ văn mụ phỏng quỏ trỡnh mưa –dũng chảy diễn ra trờn lưu vực.Là một mụ hỡnh toỏn thủy văn, mụ hỡnh

MƠ HÌNH NAM Q trình hình thành dịng chảy từ mưa Sau trận mưa rơi lưu vực, kết mặt cắt cửa ta thu trình lưu lượng, kết tổng hợp nhiều trình xảy đồng thời Như từ có mưa rơi xuống đến có lượng dịng chảy mặt cắt cửa xảy trình Quá trình mưa Quá trình tổn thất Q trình hình thành dịng chảy sườn dốc Quá trình tập trung nước sườn dốc sơng Q trình hình thành dịng chảy từ mưa Q trình hình thành dịng chảy từ mưa Q trình mưa Mưa q trình quan trọng đóng vai trị hình thành dịng chảy lưu vực Lượng mưa trình mưa định lưu lượng q trình dịng chảy Q trình hình thành dịng chảy từ mưa Q trình tổn thất Tổn thất trình phức tạp, nhiều thành phần chịu ảnh hưởng nhiều nhân tố khác Tổn thất bao gồm thành phần sau: 1) Tổn thất tích đọng: gồm tổn thất tích đọng bề mặt tổn thất tích đọng điền trũng 2) Tổn thất thấm: tổn thất lớn nhất, chiếm phần lớn tổn thất lưu vực mưa xảy 3) Tổn thất bốc hơi: bao gồm bốc mặt đất, mặt nước bốc thoát nước thực vật Q trình hình thành dịng chảy từ mưa Quá trình tập trung nước sườn dốc sông Tốc độ chảy sườn dốc phụ thuộc vào yếu tố như: 1) Lớp dòng chảy sườn dốc (lớp nước mưa hiệu quả) 2) Độ dốc sườn dốc 3) Độ nhám sườn dốc Mơ hình hố q trình mưa – dịng chảy RAINFALL POTENTIAL EVAPORATION MODEL PARAMETERS RUNOFF COMPONENTS EVAPORATION RECHARGE I Giới thiệu mơ hình NAM Nedbør Afstrømnings Model = Mơ hình mưa – dịng chảy Mơ hình NAM mơ hình thuỷ văn mơ q trình mưa – dịng chảy diễn lưu vực Là mơ hình tốn thủy văn, mơ hình Nam bao gồm tập hợp biểu thức tốn học đơn gian để mơ q trình chu trình thuỷ văn Mơ hình Nam mơ hình nhận thức, tất định, thơng số tập trung Đây modun tính mưa từ dịng chảy phần mềm thương mại MIKE 11 Viện Thủy lực Đan Mạch xây dựng phát triển II Cấu trúc mơ hình Mơ hình NAM mơ q trình mưa – dịng chảy cách liên tục thơng qua việc tính tốn cân nước bốn bể chứa thẳng đứng, có tác dụng qua lại lẫn để diễn tả tính chất vật lý lưu vực Các bể chứa gồm: Bể tuyết (chỉ áp dụng cho vùng có tuyết) Bể mặt Bể sát mặt hay bể tầng rễ Bể ngầm Dữ liêu đầu vào mơ hình mưa, bốc tiềm năng, nhiệt độ (chi áp dụng cho vùng có tuyết Kết đầu mơ hình dịng chảy lưu vực, mực nước ngầm, thông tin khác chu trình thuỷ văn, thay đổi tạm thời độ ẩm đất khả bổ xung nước ngầm Dòng chảy lưu vực phân cách gần thành dòng chảy mặt, dòng chảy sát mặt, dịng chảy ngầm II Cấu trúc mơ hình Snow Rain Potential evapotranspiration Routing Snow storage Surface storage Actual evapotranspiration Time area method Fast response component Non-linear reservoir method Overland flow Slow response component Root zone Interflow Routing Groundwater storage Baseflow 1/27/2022 Xây dựng, phương án dự báo thủy văn quy trình dự báo lũ Xây dựng, phương án dự báo thủy văn quy trình dự báo lũ  Để xây dựng phương án dự báo yếu tố Y ta phải tiến hành phân tích mối quan hệ Y với nhân tố X1, X2,…, Xm, để xác lập quy luật Y với { Xi} Cơng việc địi hỏi nội dung sau: 1/27/2022  + Nghiên cứu, phân tích quy luật hình thành yếu tố cần dự báo Y, sau xác định nhân tố ảnh hưởng Xi  + Nghiên cứu điều kiện thông tin cho phép (số liệu dùng nghiên cứu phải phù hợp với khả đáp ứng phương án dự báo nghiệp vụ) mơ hình dự báo chọn  - Xuất phát từ quy luật hình thành yếu tố Y, xác định véctơ nhân tố dự báo  - Mô hình dự báo chọn dựa khả quy mô dự báo điều kiện đáp ứng thông tin dự báo cho  Trong dự báo khí tượng thuỷ văn hạn vừa dài sử dụng mơ hình thống kê, ngẫu nhiên mà chưa dùng mơ hình tất định Điều giải thích lý sau:  Các mơ hình tất định địi hỏi đầy đủ chi tiết thông tin dự báo mà điều kiện thực tế chưa đáp ứng  Các mơ hình tất định chủ yếu sử dụng thông tin quan trắc lưu vực sông Chưa sử dụng thơng tin quy luật ngồi lưu vực  Tính đa dạng biến đổi phức tạp khoảng thời gian dự kiến dài hàng tuần, tháng, mùa nằm ngồi khả mơ mơ hình tất định 1/27/2022 Theo dõi, phát nguyên nhân hình thành lũ  Các dấu hiệu xuất lũ:  Có hình thời tiết gây mưa, lũ  Mưa lớn xảy liên tục diện rộng với lượng mưa trung bình lưu vực có khả sinh lũ  Đã xuất lũ trạm tuyến  Cường suất lũ vị trí dự báo tăng lên Theo dõi, phát lũ  Khi lũ lên mức báo động I có khả lên báo động II sơng tồn quốc, người thực dự báo lũ (sau gọi dự báo viên) báo cáo với người có thẩm quyền liên quan  Khi lũ lên mức báo động II có khả lên mức báo động III, dự báo viên báo cáo ngày lần với người có thẩm quyền liên quan văn  Khi lũ đạt mức báo động III tiếp tục lên nhanh, dự báo viên báo cáo ngày lần với người có thẩm quyền liên quan văn  Khi phát mực nước hồ chứa xấp xỉ mực nước dâng bình thường dự báo lưu lượng đến hồ chứa tiếp tục tăng nhanh lũ vỡ đê, đập, mưa cực lớn đột xuất có khả 1/27/2022  Trực lũ  Khi có lũ dự báo có khả xảy lũ, tổ chức làm dự báo phải tổ chức trực lũ Phân tích mưa, lũ  Phân tích tình hình thời tiết, mưa:  Phân tích hình thời tiết gây mưa  Tính tốn lượng mưa bình quân lưu vực  Xác định cường độ mưa  Xác định vùng xảy mưa  Xác định vùng xảy mưa  Xác định lượng mưa dự báo giờ, 12 giờ, 18 24  Xác định thời gian bắt đầu mưa thời gian kết thúc mưa 1/27/2022 Phân tích tình hình lũ  Vẽ đường trình mưa, mực nước, lưu lượng      vị trí từ thượng nguồn hạ lưu Tính tốn cường suất lũ lên trung bình lớn Tính tốn biên độ lũ lên Tính tốn thời gian truyền lũ đoạn sông để xác định thời gian xuất đỉnh lũ Xác định vùng xảy lũ Xác định mức độ lũ xảy theo tình lũ Dự báo lũ  Thu thập xử lý số liệu  Cập nhật thường xuyên, liên tục số liệu quan trắc; tính tốn, thống kê  Xử lý, xác minh trường hợp số liệu thiếu, muộn, sai sót  Lưu trữ văn việc thu thập, xử lý số liệu 10 1/27/2022  Thực dự báo lũ  Dự báo lũ theo phương pháp:  Phương pháp quan hệ mưa – lũ;  Phương pháp quan hệ mực nước lưu lượng tương ứng;  Phương pháp hồi quy 11  Dự báo lũ theo mơ hình:  Mơ hình thủy văn thơng số tập trung;  Mơ hình thủy văn thơng số phân bố;  Mơ hình diễn tốn;  Mơ hình thủy lực 12 1/27/2022  Dự báo lũ theo đặc trưng:  Biên độ lũ, cường suất lũ lên (xuống) lớn trung bình;  Trị số mực nước (lưu lượng) ứng với thời gian dự kiến, so sánh với cấp báo động, loại lũ;  Trị số thời gian xuất đỉnh lũ; so sánh cấp báo động, loại lũ 13  Trong trường hợp có khả xảy lũ lớn, lũ đặc biệt lớn, dự báo viên lựa chọn trận lũ tương tự xảy liệt số liệu quan trắc để xây dựng kịch lũ xảy vào yếu tố sau:  Hình thời tiết gây mưa;  Diện mưa mức độ mưa lưu vực;  Diện lũ mức độ lũ lưu vực;  Thời gian xảy lũ 14 1/27/2022 Hiệu chỉnh dự báo  Tính tốn sai số giá trị thực đo dự báo lần dự báo trước; đánh giá kết dự báo theo sai số cho phép quy định cho vị trí dự báo  Phân tích nguyên nhân dẫn đến kết dự báo khơng xác  Cập nhật trị số sai số dự báo, phân tích trình thực đo trình sai số  Hiệu chỉnh dự báo theo phương pháp:  Phương pháp biểu đồ tương quan;  Phương pháp hồi quy; 15  Phương pháp lọc Kalman  Lựa chọn trị số dự báo  Trường hợp vị trí, phương pháp cho kết dự báo khác khơng lớn phân tích lựa chọn trị số phát báo; khơng tính trung bình trị số dự báo khác lớn  Trường hợp trị số dự báo theo phương pháp theo dự báo viên khác đưa trị số dự báo phù hợp để phát báo; tùy theo mức độ lũ, người có thẩm quyền duyệt tin người định lựa chọn trị số dự báo 16 1/27/2022  Soát tin:  Bản tin phải ghi tên dự báo viên người duyệt 17 tin dự báo lũ; quy trình riêng phải ghi trách nhiệm cụ thể dự báo viên, người đối chiếu kiểm tra người phụ trách;  Đối với tin đơn vị thực dự báo thuộc Trung tâm Khí tượng Thủy văn quốc gia: nội dung tin phải thống cho vị trí, lưu vực dự báo; trường hợp phát có khác biệt phải thống phương án trị số phát báo; trường hợp không thống nhất, phải báo cáo kịp thời cấp có thẩm quyền giải trước tin  Theo dõi, giám sát  Sau phát tin dự báo, dự báo viên, tổ chức thực dự báo tiếp tục theo dõi tình hình diễn biến lũ, phản ánh người dùng tin dự báo để kịp thời bổ sung cần thiết  Dự báo viên phải thực thời gian nhiệm vụ ca trực, cuối ca trực phải ghi nhật ký trực ca bàn giao ca theo quy định  Dự báo viên ghi kết dự báo lũ theo quy định 18 1/27/2022  Tần suất thời gian tin lũ  Cảnh báo lũ  Bản tin cảnh báo lũ phát mực nước     sơng có khả lên mức báo động II xuất lũ bất thường Tin lũ Lũ sông Hồng, sông Thái Bình, ngày 01 tin vào 10 30 Trường hợp lũ diễn biến phức tạp, bổ sung thêm 01 tin vào 21 Lũ sông Tiền, sông Hậu, ngày 01 tin vào 10 30 Lũ sông khác, ngày 02 tin vào 30 21 00 19  Tin lũ khẩn cấp  Lũ sơng Hồng, sơng Thái Bình, ngày 02 tin vào 10 30 21 00 Trường hợp lũ diễn biến phức tạp, 02 tin chính, ngày bổ sung số tin xen kẽ tin  Lũ sông Tiền, sông Hậu, ngày 01 tin vào 10 30 Trường hợp lũ diễn biến phức tạp, bổ sung số tin xen kẽ tin  Lũ sơng khác, ngày 02 tin vào 10 30 21 00 Trường hợp lũ diễn biến phức tạp, ngày bổ sung số tin xen kẽ tin 20 10 1/27/2022 Phân tích điều kiện tự nhiên lưu vực  Khi làm dự báo thủy văn đòi hỏi phải thu thập, cập nhật đầy đủ thơng tin khí tượng thủy văn hoạt động kinh tế xã hội lưu vực  + Danh sách lưới trạm hạng mục số liệu cần thu thập sở lưới sơng, lưới trạm tài liệu có địa phương  +Tài liệu thu thập phải xác, đầy đủ tin cậy, theo biểu mẫu thống kê, quy định số có nghĩa, số thập phân, thứ ngun Số liệu điều tra, tính tốn hồn ngun cần phải ghi rõ thời gian, địa điểm, tên người, tên đơn vị cung cấp, điều tra tính tốn  + Tồn tài liệu, số liệu có liên quan đến dự báo lũ phải xếp theo hạng mục, đánh số rõ ràng, bảo quản chu đáo Sử dụng cung cấp phải theo quy phạm quy định quan quản lý 21   Đặc trưng mô tả lưu vực sông bao gồm:  + Vị trí địa lý gồm kinh vĩ độ  + Diện tích lưu vực (F-km2)  + Chiều dài sơng (L - km) tính đến tuyến dự báo, chiều dài sông suối nhập lưu  Độ uốn khúc Mật độ lưới sông (km/km2)  + Độ dốc lưu vực (Slv-% hay m/m) độ dốc dọc sông (S-% hay m/m) Đây đặc trưng quy định mức độ tập trung dịng chảy  + Đặc điểm địa hình, địa mạo, địa chất vùng thuộc lưu vực 22 11 1/27/2022 Những tài liệu khí tượng, thủy văn cần thu thập  Tài liệu thủy văn lũ  a) Những yêu tố cần thu thập lũ:  - Trích mực nước thực đo, ngày có obs 23 quan trắc vào 1, 7, 13, 19h, tất lũ gồm sườn lên sườn xuống Mực nước ghi theo mẫu quy định  - Trích đặc trưng trận lũ lớn năm: có lũ lưu vực mà đỉnh lũ vượt mức báo động I lập bảng đặc trưng lũ riêng Nếu đỉnh lũ chưa vượt báo động I có kèm theo tượng khí tượng thủy văn nguy hiểm bão, áp thấp nhiệt đới, lốc phải lập bảng đặc trưng lũ Bảng đặc trưng lũ phải bao gồm yếu tố chân đỉnh lũ  - Chọn thời gian xuất chân đỉnh lũ trường hợp nước đứng: Đối với chân lũ lên, nước đứng sau lên lại chọn obs quan trắc cuối Đối với đỉnh lũ, nước đứng sau xuống chọn obs quan trắc đầu  - Lưu lượng đỉnh lũ: dùng mực nước đỉnh lũ tra đường quan hệ Q =f(H) trung bình nhiều năm  - Chép đặc trưng mực nước, lưu lượng tháng năm: lấy theo mẫu sổ chỉnh biên  - Dùng đường Q=f(H) trung bình nhiều năm làm sở để tra lưu lượng Đường Q=f(H) trung bình nhiều năm xây dựng từ đường Q=f(H) trung bình năm Bảng quan hệ Q=f(H) trung bình năm thống kê theo mẫu Trường hợp chế độ thủy lực địa hình đoạn sơng có thay đổi lớn phải phân tích kỹ cần xét đến kết đo đạc 24 12 1/27/2022 b) Quy định nguyên tắc thu thập số liệu dự báo lũ  - Số liệu chỉnh biên dùng để lập phương án dự báo 25 tính tốn chun đề nghiên cứu cung cấp cho quan sử dụng Số liệu điện báo dùng dự báo nghiệp vụ, tổng kết làm báo cáo nhanh sau trận lũ  - Việc chuyển nhận đỉện phải theo mã luật Không tự ý sửa chữa nhóm Nếu có nghi ngờ phải đặt dấu hỏi để chờ kiểm tra đối chiếu lại Sổ ghi số liệu điện báo phải lập theo mẫu Mỗi loại số liệu phải có sổ ghi riêng Nếu sổ phải ghi số liệu nhiều trạm phải xếp riêng cho sông theo thứ tự từ thượng lưu đến hạ lưu Nếu số lượng q lớn hệ thống sơng có sổ riêng  - Dịch điện trước hết phải ghi vào sổ gốc Không dịch thẳng vào sổ dự báo, đề phịng sót số liệu sổ gốc  i) Những tổng kết, rút kinh nghiệm dự báo lũ cần     26 thu thập - Các tổng kết kỹ thuật dự báo hàng năm, hàng mùa - Văn rút kinh nghiệm (cá nhân, tập thể) dự báo phục vụ dự báo bao gồm kinh nghiệm kỹ thuật, tổ chức, đạo phục vụ đối tượng khác Rút kinh nghiệm theo phần chủ yếu: tình hình khí tượng thủy văn vừa qua, sở lựa chọn phát trị số dự báo, đối chiếu đánh giá với thực tế học kinh nghiệm - Văn tổng kết trận lũ lịch sử lũ đặc biệt lớn bao gồm thuyết minh, đặc trưng lũ, kết luận so sánh với trận lũ khác - Tài liệu hoàn nguyên lũ bao gồm thuyết minh sở khoa học phương pháp tính tốn; bảng tính kết Cuối văn định công nhận giá trị hoàn nguyên, 13 1/27/2022  k) Tài liệu điều tra kinh nghiệm dân gian dự đoán lũ  - Những đúc kết kinh nghiệm dân gian dự đoán mưa,       lũ, bão, hạn ngắn, hạn vừa hạn dài Có thể ca dao, ngạn ngữ, quan sát tượng thiên nhiên - Những tài liệu tính tốn nghiệm chứng, đối chiếu so sánh kết dự đoán với kết tính tốn - Những biên điều tra kinh nghiệm dân gian trước mùa, năm Mỗi lần điều tra phải ghi đầy đủ nội dung sau đây: + Ngày tháng năm + Họ tên người điều tra, sưu tầm + Nơi cung cấp, họ tên ngời cung cấp dự đoán + Nội dung kinh nghiệm dự đoán 27  2.4.4 Các thời kỳ synốp tự nhiên Việt Nam  Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa Địa hình xạ       tạo nên phân hoá Thế thời kỳ synốp tự nhiên ? Đó kiểu cấu trúc hệ thống thời tiết độc đáo, đặc trưng thịnh hành tồn khoảng thời gian không gian Thời kỳ tiến triển gió mùa đơng bắc (từ tháng XI đến tháng I năm sau): Thời kỳ suy thoái gió mùa cực đới (từ tháng II đến hết tháng IV): Thời kỳ tiến triển gió mùa mùa hạ (từ tháng V đến hết tháng VI): Thời kỳ xác lập gió mùa mùa hạ (từ tháng VII đến hết tháng VIII): Thời kỳ độ hai mùa gió (từ tháng IX đến hết tháng X): 28 14 1/27/2022  Alt + F11 để mở Visual Basic cho Excel 29 15