Câu 1: Khái niệm và phân loại dự báo thủy văn a. Khái niệm DBTV: Là 1 ngành khoa học tính trước 1 cách khoa học các trị số của hiện tượng thủy văn xảy ra trên 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 ( Là khoảng thời gian tính từ lúc phát bản tin dự báo đến lúc hiện tượng dự báo xảy ra trên thực tế) + Hạn siêu ngắn: = vài giờ ÷ 1 ngày + Hạn ngắn: = 1 ÷ 5 ngày + Hạn vừa: = 5 ÷ 10 ngày + Hạn dài: = 10 ÷ 15 ngày + Hạn siêu dài: = tháng ÷ năm Theo đối tượng phục vụ: Thoe khu vực: Theo tính chất dự báo: + Định tính (dự báo áng chừng) + Định lượng (dự báo chính xác) Câu 2: Các khái niệm cơ bản sử dụng trong đánh giá sai số dự báo 1. Yếu tố dự báo: Là các đặc trưng thuỷ văn cần được dự báo như mực nước, lưu lượng nước,... 2. Nhân tố dự báo: Là các tác nhân gây ra hoặc ảnh hưởng đến các 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 trên (nhân tố) để dự báo lưu lượng hay mực nước trạm dưới (yếu tố). 3. Thời gian dự kiến: Là khoảng thời gian từ khi phát tin dự báo đến thời điểm xuất hiện yếu tố dự báo. Nếu thời gian dự kiến càng dài thì sai số yếu tố càng lớn. 4. Sai số yếu tố dự báo: (ΔQ, ΔH) Là hiệu số giữa trị số dự báo và trị số thực đo tại cùng một thời điểm. 5. Sai số cho phép: (Scp) Là ngưỡng giá trị được tính theo XSTK để đánh giá 1 lần dự báo. + Nếu (ΔQ, ΔH) ≤ Scp : đạt + Nếu (ΔQ, ΔH) ˃ Scp : không đạt 6. Mức đảm bảo của phương án dự báo: Là tỷ số giữa số lần dự báo đạt yêu cầu trên tổng số lần dự báo. 7. Phương án dự báo : Là cách làm cụ thể để tìm ra trị số dự báo. 8. Phương pháp dự báo : Là công cụ kĩ thuật sử dụng để tìm ra trị số dự báo như mô hình toán, XSTK toán học, GIS, Maps Infor…
\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 yTD : Trị số dự báo : 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 ∑( y i σ = − yo ) n yi : Giá trị thực đo đại lượng dự báo yo : Trị bình quân đại lượng dự báo n yo = ∑y i n n : Số đại lượng dự báo Đặt: ( yi − yo ) = (∆yi ) t2.do Ta có n σ = ∑ ( yi − yo ) n n = ∑ ( ∆y ) 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 ∆y o : 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) (%) m P = × 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= ∑( y db − yt d ) n n = ∑ ( ∆y ) n db σ : Là khoảng lệch quân phương c Hệ số tương quan η S η = 1− σ - Nếu báo - Nếu S =0 S =σ và η =1 η =0 → thay đổi yếu tố dự báo xác định nhân tố dự → nhân tố dự báo không ảnh hưởng đến yếu tố dự báo Bảng Chỉ tiêu đánh giá phương án dự báo S σ Độ xác phương án Tốt < 0.4 Đạt 0.4 - 0.6 Kém 0.6 - 0.8 Không đạt > 0.8 Câu 5: Hệ phương trình Saint – Vernant - Phương trình động lực: i0 - ∂h ∂s = v2 C2R + ∂v g ∂s + α v∂v g ∂s η P(%) > 0.9 0.8 - 0.9 0.6 – 0.8 < 0.6 >90 75 - 90 60 - 75 < 60 (2.1) - Phương trình liên tục: ∂ω ∂Q ∂t + ∂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 - • Vế trái pt(2.1) độ dốc mặt nước: I = i0 - ∂h ∂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 12 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... lưu lượng Quan hệ này trong dự báo thuỷ văn gọi là đường lượng trữ trong sông, có dạng: W = f (Qtr, Qd) (3.3) Trong đó W là lượng trữ nước trong đoạn sông, Qtr và Qd là lưu lượng trạm trên và trạm dưới của đoạn sông Qtr1 Qtr2 Qd1 Như vậy, khi có , , Qd2 và đường lượng trữ thì có thể tìm ra Trong các phương pháp giản hóa việc xử lý đường lượng trữ nước trong sông là vấn đề trung tâm vì quan hệ W =... trình lưu lượng tương ứng QI, QII và QIII và đường quá trình lũ 21 Hình 4.7: Sơ đồ mưa lũ trên lưu vực 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 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 trình lũ ở trạm dưới... 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 ΔW = W2 – W1 = Qtbtr Δt... 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... 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... 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 20 Pa) và b) Ym = f(X, Pa, T) Hình 4.4: Mối quan hệ a) Ym = f(X, Đường đơn vị của Sherman được xây dựng trên 3 giả thiết sau: 1 Chiều rộng đáy đường đơn vị do các trận mưa cùng thời đoạn như nhau gây ra thì bằng nhau... - 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),... tìm ra Trong các phương pháp giản hóa việc xử lý đường lượng trữ nước trong sông là vấn đề trung tâm vì quan hệ W = f (Qd, Qtr) là rất phức tạp, xử lý chính xác quan hệ này sẽ nâng cao được chất lượng dự báo Câu 10: Đường lượng trữ nước trong sông 1- Tính đường lượng trữ nước trong sông theo tài liệu địa hình - Sử dụng GIS, bản đồ địa hình (thường tỉ lệ là 1:10000 hay 1:50000) - Xác định đường trữ nước