ĐỀ CƯƠNG dự báo THỦY văn

ĐỀ CƯƠNG DỰ BÁO THỦY VĂN Câu 1: Khái niệm phân loại dự báo thủy văn a Khái niệm DBTV: Là ngành khoa học tính trước cách khoa học trị số tượng thủy văn xảy hồ, ao, sông, suối… nhằm phục vụ cho phòng tránh thiên tai, phát triển kinh tế - xã hội, an ninh – quốc phòng b Phân loại DBTV - Theo yếu tố dự báo: dự báo mực nước, lưu lượng, tổng lượng,… - Theo thời gian dự kiến (τ - Là khoảng thời gian tính từ lúc phát tin dự báo đến lúc tượng dự báo xảy thực tế) + Hạn siêu ngắn: τ = vài ÷ ngày + Hạn ngắn: τ = ÷ ngày + Hạn vừa: τ = ÷ 10 ngày + Hạn dài: τ = 10 ÷ 15 ngày + Hạn siêu dài: τ = tháng ÷ năm - Theo đối tượng phục vụ: - Thoe khu vực: - Theo tính chất dự báo: + Định tính (dự báo chừng) + Định lượng (dự báo xác) Câu 2: Các khái niệm sử dụng đánh giá sai số dự báo Yếu tố dự báo: Là đặc trưng thuỷ văn cần dự báo mực nước, lưu lượng nước, Nhân tố dự báo: Là tác nhân gây ảnh hưởng đến yếu tố dự báo Ví dụ: Sử dụng mưa (nhân tố) để dự báo dòng chảy (yếu tố).Sử dụng lưu lượng hay mực nước trạm (nhân tố) để dự báo lưu lượng hay mực nước trạm (yếu tố) Thời gian dự kiến: Là khoảng thời gian từ phát tin dự báo đến thời điểm xuất yếu tố dự báo Nếu thời gian dự kiến dài sai số yếu tố lớn Sai số yếu tố dự báo: (ΔQ, ΔH) Là hiệu số trị số dự báo trị số thực đo thời điểm Sai số cho phép: (Scp) Là ngưỡng giá trị tính theo XSTK để đánh giá lần dự báo + Nếu (ΔQ, ΔH) ≤ Scp : đạt + Nếu (ΔQ, ΔH) ˃ Scp : không đạt Mức đảm bảo phương án dự báo: Là tỷ số số lần dự báo đạt yêu cầu tổng số lần dự báo Phương án dự báo : Là cách làm cụ thể để tìm trị số dự báo Phương pháp dự báo : Là công cụ kĩ thuật sử dụng để tìm trị số dự báo mô hình toán, XSTK toán học, GIS, Maps Infor… Câu 3: Đánh giá sai số yếu tố dự báo Trị số dự báo gọi đạt yêu cầu, sai số yếu tố dự báo nhỏ sai số cho phép Nếu ta gọi ∆ sai số dự báo yếu tố, ta có: ∆ = y DB − yTD Trong y DB : Trị số dự báo yTD : Trị số thực đo Yếu tố dự báo đạt yêu cầu khi: ∆ ≤ ∆ cf a Tính sai số dự báo thời gian hạn dài Scp = Δcp = 0.674* σ Trong đó: Scp – sai số cho phép σ – khoảng lệch quân phương đại lượng dự báo n σ= ∑( y i − yo ) n y i : Giá trị thực đo đại lượng dự báo n yo : Trị bình quân đại lượng dự báo n : Số đại lượng dự báo Đặt: Ta có ( yi − yo ) = (∆yi ) t2.do yo = ∑y i n n σ= ∑( y −yo ) n ∑(∆y ) i n i = t n b Tính sai số yếu tố dự báo thời hạn ngắn Scp = Δcp = 0.674* σΔ Trong đó: Scp – sai số cho phép σΔ – khoảng lệch quân phương trị số thay đổi yếu tố dự báo thời gian dự kiến n σ∆ = ∑(∆yi −∆yo ) n ∑(∆) = n n Với: ∆y i : Biến đổi đại lượng dự báo thời gian dự kiến ∆yi = ( yt +τ − yt ) t = ∆ Ythiên nhiên ∆yo : Trị bình quân giá trị biến đổi đại lượng dự báo thời gian dự kiến n ∆yo = ∑∆y i n n = ∑∆y thiennhien n Câu 4: Đánh giá sai số phương án dự báo Sai số phương án đánh giá thông qua hệ số tương quan biểu đồ dự báo (η) hay tỷ lệ sai số quân phương dự báo kiểm tra khoảng lệch quân phương chuẩn (S/σ) Ngoài phụ thuộc vào tỷ số số lần dự báo đạt tổng số lần dự báo (P) a Mức đảm bảo dự án (P) P= m × 100 n (%) Trong đó: m: số lần dự báo đạt n: tổng số lần dự báo P(%): mức bảo đảm phương án dự báo b Sai số quân phương khoảng lệch quân phương chuẩn n S= σ ∑( y − y t d ) db n n = ∑ ( ∆y ) db n : Là khoảng lệch quân phương c Hệ số tương quan η S η = 1−   σ  - Nếu S = η = → thay đổi yếu tố dự báo xác định nhân tố dự báo - Nếu S = σ η = → nhân tố dự báo không ảnh hưởng đến yếu tố dự báo Bảng Chỉ tiêu đánh giá phương án dự báo Độ xác phương án S σ Tốt < 0.4 Đạt 0.4 - 0.6 Kém 0.6 - 0.8 Không đạt > 0.8 Câu 5: Hệ phương trình Saint – Vernant η P(%) > 0.9 0.8 - 0.9 0.6 – 0.8 < 0.6 >90 75 - 90 60 - 75 < 60 - Phương trình động lực: i0 - ∂h ∂s = v2 C2R + ∂v g ∂s + α v∂v g ∂s (2.1) - Phương trình liên tục: ∂ω ∂t + ∂Q ∂s =q Trong đó: io: Độ dốc mặt nước điều kiện chảy ổn định hay lấy độ dốc đáy sông (iđ), h: Độ sâu, v: Tốc độ nước qua mặt cắt ngang sông, s: Chiều dài đoạn sông, t: Thời gian, R: Bán kính thuỷ lực, α: Hệ số động năng, g: Gia tốc trọng trường, ω: Diện tích mặt cắt ngang sông (diện tích mặt cắt ướt), Q: Lưu lượng, C: Hệ số Chezy, q: lượng nước gia nhập khu đơn vị dài - • ∂h Vế trái pt(2.1) độ dốc mặt nước: I = i0 - ∂s Thành phần thứ để thắng lực ma sát: I1 = • Thành phần thứ hai gia số động mặt cắt I2 = • Thành phần thứ 3là gia số động theo đường  I = I1 + I2 + I3 Vì I2, I3 [...]... C0, C1 và C2 thoả mãn điều kiện: C0 + C1 + C2 = 1 Muốn dự báo Qd,2 theo (3.36) ta phải dự báo Qtr,2 Câu 13: Lý thuyết gần đúng tính dòng chảy sườn dốc  Lý thuyết gần đúng tính dòng chảy sườn dốc của Velikhanôv - Giả sử có một lưu vực như trong sơ đồ hình 4.1, chia toàn bộ độ dài theo sườn dốc thành hình những chữ nhật cong đủ nhỏ Có một trận mưa đều trên lưu vực với cường độ mưa hx thay đổi theo thời... + Theo tài liệu thủy văn τ= Trong đó: ΔW, ΔQ là thay đổi lượng trữ nước và lưu lượng nước của sông trong thời đoạn tính toán + Xét cho n đoạn tính toán W = = τ tb Câu 11: Phương pháp đoạn sông đặc trưng - - - Một đoạn sông có chiều dài L để cho quan hệ lượng trữ nước trong đoạn sông với lưu lượng trạm dưới (W~Qd) là đơn nhất với mọi con lũ gọi là đoạn sông đặc trưng *Phương trình dự báo trên đoạn sông... QIII ra các đường quá trình lưu lượng tương ứng QI, QII và QIII và đường quá trình lũ tổng cộng Q ở trạm dưới (Hình 4.7) Như vậy, nếu có trước đường lũ đơn vị và dự báo được các lượng mưa hiệu quả yi sẽ Hình 4.7: Sơ đồ mưa lũ trên lưu vực dự báo được quá trình lưu lượng dòng chảy tại trạm dưới bằng công thức (4.17) Nếu độ rộng đường đơn vị là n thời đoạn, số thời đoạn mưa là m, thì độ rộng đường quá... Trường hợp sông có độ dài lớn hoặc uốn khúc thì phải tính đường dự trữ theo mặt cắt ngang sông Tùy theo địa hình chia thạnh những đoạn sông tương đối nhỏ và thẳng bằng mặt cắt ngang Giữa 2 mặt cắt liên tiếp tính lượng trữ đoạn sông đó theo mặt cắt dọc dọc sông + Có n đoạn → W1,…, Wn 2.Xác định đường lượng trữ nước trong sông theo tài liệu thủy văn a.Theo phương trình cân bằng nước 11 ΔW = W2 – W1 = Qtbtr... S3 – S2 = u3 Sn – Sn-1 = un Sn+1 – Sn = 0 • Sử dụng đường cong chữ S chuyển đổi đường đơn vị từ thời đoạn dài sang thời đoạn ngắn Giả sử ta có đường cong chữ S xây dựng được từ lượng mưa thời đoạn ∆t (Hình 4.9) Để đáp ứng yêu cầu dự báo cho lưu vực nhỏ, cần có đường đơn vị với thời đoạn mưa ∆t' ngắn hơn (∆t' < ∆t) Do đường đơn vị mới có thời đoạn ∆t’< ∆t nên lượng mưa trong thời đoạn ∆t’ sẽ nhỏ hơn... Phương pháp đường đơn vị Sherman 18 Định nghĩa: Đường đơn vị là đường quá trình lũ xảy ra do lượng mưa24hiệu quả một đơn vị (y0= 10mm hoặc 1 inch) phân bố đều trên lưu vực kéo dài trong một đơn vị thời gian X mm X+Pa mm gây ra Đường đơn của Sherman dựng 3 giả sau: Hìnhvị 4.4: Mối quan hệ ađược ) Ymxây = f(X, Pa)trên và b) Ymthiết = f(X, Pa, T) 1 Chiều rộng đáy đường đơn vị do các trận mưa cùng thời đoạn... - lưu lượng trạm dưới tại thời điểm ban đầu t = 0; Qd,t - lưu lượng trạm dưới đoạn sông đặc trưng tại thời điểm t; Qtr - lưu lượng TB thời đoạn ∆t tại trạm trên của đoạn sông đặc trưng *Lập phương án dự báo theo pp đoạn sông đặc trưng ? Bước 1: Tính chiều dài đoạn sông đặc trưng theo công thức gần đúng sau: L= - Q0 ∂Q0 i0 ∂H 0 = Q0 ∆H 0 i d ∆Q0 Bước 2: Chọn ∆t (đối với sông lớn chọn ∆t =1 ngày đêm (24h),... này ít thay đổi trong thời kỳ ngắn dưới 1 tháng  Xây dựng quan hệ tương quan mưa rào - dòng chảy Từ các trận lũ đã xảy ra, người ta đo được lớp dòng chảy Y sau khi cắt bỏ phần nước ngầm sẽ có lớp dòng chảy mặt Ym Từ các trạm đo mưa tính lượng mưa bình quân lưu vực X và tính được lượng ẩm kỳ trước Pa Trên cơ sở số liệu về Ym, X và Pa tiến hành xây dựng các quan hệ Ym = f(X, Pa) dưới dạng biểu đồ hình... thời đoạn dài  Chuyển đường đơn vị thời đoạn dài sang thời đoạn ngắn • Đường cong chữ S Giả sử ta có một trận mưa kéo dài vô hạn với cường độ tính theo thời đoạn ∆t không đổi là y; trận mưa này phân bố đều trên toàn lưu vực Gọi u1, u2, , un là giá trị của đường đơn vị, khi đó lưu lượng dòng chảy lũ tại cửa ra sẽ được tính theo công thức sau: j =i Qi = ∑ j =0 y u i +1− j y0 (4.23) Với i = 1, 2, 3, , n... mặt nước so với bề mặt đất cũng không gây ra sai số đáng kể vì độ dốc phụ gia thường rất nhỏ khi đó tốc độ chảy tràn trên sườn dốc được tính theo công thức: V = a.in.hm Trong đó a, n, m là các thông số Dựa vào phương trình liên tục: ∂ω ∂Q + =q ∂t ∂l (4.6) Trong đó Q và ω là lưu lượng và diện tích mặt cắt ngang của dòng nước; l và t là khoảng cách và thời gian Tính cho một đoạn sườn dốc có độ rộng b = ... hình sóng lũ lớn Dự báo phụ thuộc dự báo độc lập - Dự báo phụ thuộc: Xây dựng biểu đồ dự báo với việc sử dụng 2/3 số liệu - Dự báo độc lập (dự báo kiểm tra): Lấy biểu đồ dự báo phụ thuộc để kiểm... án dự báo: Là tỷ số số lần dự báo đạt yêu cầu tổng số lần dự báo Phương án dự báo : Là cách làm cụ thể để tìm trị số dự báo Phương pháp dự báo : Là công cụ kĩ thuật sử dụng để tìm trị số dự báo. .. Nếu S = η = → thay đổi yếu tố dự báo xác định nhân tố dự báo - Nếu S = σ η = → nhân tố dự báo không ảnh hưởng đến yếu tố dự báo Bảng Chỉ tiêu đánh giá phương án dự báo Độ xác phương án S σ Tốt