...GT Du bao thuy van.pdf

...GT Du bao thuy van.pdf tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực ki...

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI -TS Nguyễn Viết Thi GIÁO TRÌNH DỰ BÁO THỦY VĂN Hà Nội, 12/2013 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển kinh tế xã hội, sử dụng nguồn nước, quản lý tài nguyên nước đặc biệt cơng tác phòng tránh giảm nhẹ thiệt hại thiên tai lũ, lụt, lũ quét, hạn hán gây ra, nhu cầu dự báo thuỷ văn ngày gia tăng cấp nước Để đáp ứng yêu cầu trên, việc đào tạo chuyên môn dự báo cho kỹ sư thuỷ văn quan trọng Giáo trình dự báo thủy văn đời nhằm cung cấp cho sinh viên ngành Thủy văn kiến thức khái niệm, yêu cầu thực tề dự báo thủy văn, phương pháp bản, cổ truyền cập nhật phương pháp đại dùng dự báo thủy văn Việt Nam giới Giáo trình dự báo thuỷ văn biên soạn sở kế thừa giáo trình có, đồng thời bổ sung kiến thức công nghệ cần thiết, đáp ứng mục tiêu đào tạo sinh viên ngành thủy văn bậc Đại học Giáo trình dự báo thuỷ văn trình bày chương: - Chương 1: Đánh giá sai số dự báo thủy văn; - Chương 2: Dự báo dòng chảy theo quy luật chuyển động nước sông; - Chương 3: Dự báo phương pháp tính gần dòng khơng ổn định; - Chương 4: Dự báo dòng chảy từ mưa; - Chương 5: Mơ hình dự báo thủy văn; - Chương 6: Dự báo thủy văn hạn vừa hạn dài; - Chương 7: Dự báo hồ chứa Giáo trình chắn khơng tránh khỏi khiếm khuyết, tác giả mong nhận góp ý xin chân thành cảm ơn nhận xét, góp ý đồng nghiệp bạn đọc Hà Nội, tháng 12 năm 2013 Tác giả Nguyễn Viết Thi Giáo trình dự báo thủy văn TS Nguyễn Viết Thi MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT Chương DỰ BÁO THỦY VĂN VÀ ĐÁNH GIÁ DỰ BÁO THUỶ VĂN 1.1 CÁC KHÁI NIỆN VỀ DỰ BÁO THỦY VĂN 1.2 PHÂN LOẠI DỰ BÁO THỦY VĂN 1.3 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN DỰ BÁO THỦY VĂN 1.3.1 Lịch sử phát triển dự báo thủy văn Thế giới 1.3.2 Lịch sử phát triển dự báo thủy văn Việt Nam 10 1.4 HỢP TÁC QUỐC TẾ 12 1.5 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ NGUYÊN TẮC CHUNG VỀ VIỆC XÂY DỰNG CÁC PHƯƠNG ÁN DỰ BÁO THUỶ VĂN 12 1.6 ĐÁNH GIÁ SAI SỐ DỰ BÁOYẾU TỐ 14 1.6.1 Sai số cho phép dự báo yếu tố 14 1.6.2 Sai số cho phép dự báo thủy văn hạn ngắn hạn vừa 14 1.6.3 Sai số cho phép dự báo thủy văn hạn dài siêu dài 14 1.6.4 Sai số cho phép dự báo thời gian xuất đỉnh lũ 17 1.6.5 Đánh giá chất lượng dự báo yếu tố 17 1.7 ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG ÁN DỰ BÁO 17 1.8 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ DỰ BÁO PHỤC VỤ 178 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 20 Chương DỰ BÁO DÒNG CHẢY THEO QUY LUẬT CHUYỂN ĐỘNG CỦA NƯỚC TRONG SÔNG 21 2.1 LÝ THUYẾT CHUYỂN ĐỘNG CỦA SÓNG LŨ 21 2.2 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ DỐC PHỤ GIA 23 2.3 TÍNH TỐC ĐỘ TRUYỀN LŨ 26 2.4 TÍNH THỜI GIAN TRUYỀN LŨ 27 2.5 PHƯƠNG TRÌNH LƯU LƯỢNG TƯƠNG ỨNG 28 2.5.1 Phương trình lưu lượng tương ứng viết cho đoạn sơng khơng nhánh lớn 28 2.5.2 Phương trình lưu lượng tương ứng viết cho đoạn sơng có nhánh lớn 29 2.6 PHƯƠNG TRÌNH MỰC NƯỚC TƯƠNG ỨNG 29 2.6.1 Phương trình mực nước tương ứng viết cho đoạn sông không nhánh 29 2.6.2 Phương trình mực nước tương ứng viết cho đoạn sơng có nhánh lớn 30 2.7 LẬP PHƯƠNG ÁN DỰ BÁO BẰNG PHƯƠNG PHÁP Q, H TƯƠNG TỰ TRÊN ĐOẠN SÔNG KHÔNG NHÁNH 31 2.7.1 Xác định thời gian truyền lũ đoạn sông không nhánh 31 2.7.2 Lập phương án dự báo phương pháp Q (H) tương ứng cho đoạn sông không nhánh lớn 37 Giáo trình dự báo thủy văn TS Nguyễn Viết Thi 2.8 DỰ BÁO TRÊN ĐOẠN SƠNG CĨ NHÁNH 40 2.8.1 Ảnh hưởng giao thoa sóng lũ đến thời gian truyền lũ τ 40 2.8.2 Xác định thời gian truyền lũ đoạn sơng có nhánh 41 2.8.3 Xây dựng biểu đồ dự báo 43 2.9 ĐIỀU KIỆN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP Q, H TƯƠNG ỨNG 47 2.9.1 Độ xác dự báo theo phương pháp Q, H tương ứng 47 2.9.2 Yêu cầu việc phân bố tuyến đo dự báo theo phương pháp lưu lượng, mực nước tương ứng 48 2.10 DỰ BÁO CHO ĐOẠN SƠNG CĨ ẢNH HƯỞNG TRIỀU 48 2.10.1 Phương pháp hồi quy nhiều biến lọc bước 49 2.10.2 Một số ví dụ ứng dụng phương pháp hồi quy nhiều biến lọc bước dự báo đoạn sơng có ảnh hưởng thuỷ triều 51 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 53 Chương DỰ BÁO BẰNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH GẦN ĐÚNG DỊNG KHƠNG ỔN ĐỊNH 54 3.1 ĐIỂM QUA CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH DỊNG KHƠNG ỔN ĐỊNH 54 3.2 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐƠN GIẢN HĨA TÍNH DỊNG KHÔNG ỔN ĐỊNH TRONG SÔNG 55 3.3 ĐƯỜNG LƯỢNG TRỮ NƯỚC TRONG SƠNG 56 3.3.1 Tính lượng trữ theo tài liệu địa hình 56 3.3.2 Tính lượng trữ theo tài liệu thuỷ văn 58 3.4 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐƯỜNG LƯỢNG TRỮ TRONG SÔNG 59 3.5 DỰ BÁO BẰNG ĐƯỜNG LƯỢNG TRỮ NƯỚC KINH NGHIỆM 62 3.5.1 Tính đường lượng trữ kinh nghiệm cách lập bảng W 62 ∆t 3.5.1 Dự báo theo đường lượng trữ kinh nghiệm 62 3.6 DỰ BÁO THEO CHỈ SỐ LƯỢNG TRỮ NƯỚC TRONG SÔNG 64 3.6.1 Chỉ số lượng trữ nước sông 64 3.6.2 Xây dựng quan hệ dự báo 65 3.7 PHƯƠNG PHÁP DỰA VÀO KHÁI NIỆM ĐOẠN SÔNG ĐẶC TRƯNG 66 3.7.1 Khái niệm định nghĩa độ dài đoạn sông đặc trưng 66 3.7.2 Tính chiều dài đoạn sông đặc trưng 66 3.7.3 Phương trình dự báo đoạn sông đặc trưng 68 3.7.4 Lập phương án ... CHƯƠNG 8 - DỰ BÁO NHIỆT ĐỘ NƯỚC BIỂN 8.1. NHỮNG NGUYÊN NHÂN GÂY NÊN BIẾN ĐỔI NHIỆT ĐỘ NƯỚC g n đ ệt độ nước ở biển thường do những nguyên nhân ữa nhiệt độ nước và nhiệt độ không khí lớn. Các phương pháp xác định các hợp phần của dòng nhiệt này đã được xét trong mục 4.2 của chương 4. - Vận chuyển nhiệt do dòng chảy sẽ đóng góp phần đán g kể làm biến thiến nhiệt độ của một vùng biển nếu vùng này nằm trong miền hoạt động của các dòng hải lưu mạnh, ở những nơi giao lưu giữa các dòng hải lưu nóng và hải lưu lạnh, ở những đới front thủ - Những hiện tượng triều lên, triều xuống ảnh hưởng tới biến đổi nhiệt độ nước vùng đang xét thông qua việc vận chuyển nước với n hiệt độ khác nhau giữa ặt đại dương. Quá trình này đặc biệt mạnh vào thời kỳ thu đông tại các vùng bi xu hướng nâng lên p Nhữn biế ổi n gắn hạn của nhi : - Dòng nhiệt qua mặt biển. Quá trình này đôi khi đóng vai trò chủ yếu, đặc biệt khi sự chênh lệch gi y văn với hiệu nhiệt độ của các k hối nước lớn. vùng khơi và vùng bờ, giữa các đoạn bờ - C ác quá trình rối và xáo trộn đối lưu có khả năng san bằng nhiệt độ nước ở lớp gần m ển thuộc vĩ độ trung bình và vĩ độ cao. Mùa hè, khi nước biển phân tầng mạnh theo phương thẳng đứng và xuất hiện lớp đột biến nhiệt độ thì sự xáo trộn đối lưu ít xuất hiện. vai trò san bằng nhiệt độ trong lớp mặt tựa đồng nhất chủ yếu do tác động cơ học của gió và sóng. Ngoài nguyên nhân xáo trộn gió gây biến đổi vị trí lớp đột biến nhiệt độ, dòng chảy đóng vai trò lớn trong những trường hợp như: tại vùng phân kỳ dòng chảy lớp đột biến nhiệt độ nước nằm gần mặt, cò n tại vùng hội tụ dòng chảy thì độ sâu lớp đột biến nhiệt độ tăng lên. Trong hệ dòng chảy xoáy nghịch, độ sâu đột biến nhiệt độ chìm sâu xuống, còn trong hệ xoáy thuận, lớp này có hía mặt biển. Có những quan trắc xác nhận rằng khi có bão đi trên Thái Bình Dương thì độ sâu lớp đột biến nhiệt độ giảm , có khi lớp này nâng lên đến tận mặt biển. Thành phần thẳng đứng của dòng chảy tuy nhỏ nhưng có vai trò đáng kể trong biến đổi nhiệt độ nước, vì trong nước biển građien nhiệt độ theo chiều thẳng đứng khá lớn. 81 8.2. DỰ BÁO NHIỆT ĐỘ NƯỚC LỚP MẶT THEO GIÓ vùng bờ thẳng đứng hoặc độ dốc đáy lớn. Trong trường hợp này người ta g iả thiết rằng nguyên nhân làm biến đổi nhiệt độ nước là hiện tượng dâng rút nước trong gió. Ở các vùng bờ thẳng đứng vùng vĩ độ trung bình, mùa hè nhiệt độ nước trên mặt lên cao tới 20-25 °C trong khi ở dưới các tầng sâu nước giữ nhiệt độ 8-9 °C. Trong gió rút, nước các tầng sâu nâng lên thay thế nước trên mặt, làm biến đổi mạnh nhiệt độ nước mặt mà người ta quan trắc thấy. Hình vẽ 8.1 là hình dáng tổng quát của mối phụ thuộc của nhiệt độ nước vào tổng các hình chiếu của tốc độ gió lên hướng song song đường bờ đối với những 6 04080 Σ V, m/s 22 t W ° C 10 18 14 40 60 t hành phần gió song song bờ 8.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO NHIỆT ĐỘ NƯỚC DỰA TRÊN TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT Sự biến đổi nhiệt độ nước biển được gây bởi sự thay đổi cân bằng nhiệt. Trong biển các quá trình truyền nhiệt vào mùa lạ Hình 8.1. Phụ thuộc của nhiệt độ nước vào nh và m ùa nóng có khác nhau nên người ta có những cách giải quyết dự báo nhiệt độ khác nhau tuỳ theo mùa. Mùa đông, khi nhiệt độ ở lớp trên hầu như đồng nhất theo độ sâu, nhân tố đối lưu là nhân tố cơ bản. Vào mùa hè, vì có građien nhiệt độ lớn theo hiều thẳng đứng và theo chiều ngang, cần phải kể đến tất cả các nhân tố ảnh hưởng tới p hân bố nhiệt độ. Trong số các nhân tố đó thì sự vận chuyển nhiệt (theo ch g vai trò lớn nhất. Sự thay đổi hoàn lưu khí quyển dẫn đến sự hiết lập lại trường dòng chảy, trường dòng chảy về phía mình lại làm thay đổi phân bố nhiệt độ theo chiều thẳng đứng và phương ngang. Dĩ nhiên các quá trình khí quyển càng mạnh thì những biến Chiutnhev đã thiết lập những mối liên hệ dự báo giữa biến đổi nhiệt độ trung bình ố tỷ lệ phụ thuộc v ào độ sâu biển. Đồ thị mối phụ thuộc này có dạng c iều ngang) bởi dòng chảy đón t đổi nhiệt độ càn g xảy ra CHƯƠNG 3 - TÍNH TỚI HOÀN LƯU KHÍ QUYỂN TRONG DỰ BÁO THỦY VĂN BIỂN Các dự báo thủy văn biển dựa trên những phương pháp khoa học, trên những giả thiết vật lý, những định luật của vật lý biển và khí quyển. Nguyên tắc quan trọng nhất là tính tới tương tác khí quyển và đại dương. Bản chất của mối tương tác này là các điều kiện khí tượng có ảnh hưởng nhất định tới một số hiện tượng diễn ra trong biển, còn trạng thái của biển tác động lại các q uá trình khí quyển. Việc xác định mức độ ảnh hưởng của hoàn lưu khí quyển lên chế độ thủy văn biển là một bài toán rất phức tạp. Các công trình nghiên cứu về vấn đề này có xu hướng rất khác nhau. Tư tưởng chung trong đó là nghiên cứu độ biến động không gian và thời gian của các quá trình khí quyển và xác lập các quy luật biến đổi chế độ biển tuỳ thuộc vào biến đổi hoàn cảnh khí áp, tình thế kh í áp V. Iu. Vize là người đầu tiên nghiên cứu vấn đề dự báo thủy văn có tính tới ảnh hưởng của hoàn lưu khí quyển. Ông đã chỉ ra rằng đặc điểm trạng thái băng các biển bắc cực có thể xem là hậu quả của cường độ hoàn lưu chung của khí quyển. Vize gọi phương pháp của mình là phương pháp khuôn mẫu khí áp. Bằng cách xem xét và nghiên cứu các bản đồ áp suất khí quyển trung bình tháng đối với những nhóm năm có độ băng nhẹ và những năm có độ băng khắc nghiệt thấy rằng các bản đồ này có những đặc điểm rất khác nhau. 3.1. NHỮNG CHỈ SỐ HOÀN LƯU KHÍ QUYỂN DÙNG TRONG DỰ BÁO THỦY VĂN BIỂN Các quá trình động lực và nhiệt trong biển bị quyết định trực tiếp hay gián tiếp bởi các đặc điểm hoàn lưu của khí quyển trên một không gian rộng lớn. Việc thiết lập các mối liên hệ dự báo giữa các hiện tượng thủy văn trong biển và các yếu tố quyết định chúng theo các quan trắc về gió ở một điểm thường không dẫn tới những kết quả tốt. Những mối phụ th uộc này có khi có hệ số tương quan cao nhưng sẽ mang tính địa phương và không ổn định với thời gian. Vì vậy, người ta đã đề suất tính tới hoàn lưu khí quyển bằng những chỉ số khác nhau biểu thị đặc điểm và cường độ hoàn lưu khí quyển sao cho thâu tóm được ảnh hưởng của các quá trình khí quyển trên những miền rộng lớn bao quanh vùng dự báo. Trong khi xây dựng những mối p hụ thuộc dự báo thì nhiệt độ không khí, tốc độ gió, áp suất không khí ở một hay một số địa điểm, hiệu áp suất không khí ở hai địa điểm hay ở hai hướng vuông góc nhau có thể được dùng làm chỉ số hoàn lưu khí quyển. Phương pháp tỏ ra hiệu quả nhất để tính tới ảnh hưởng định lượng của hoàn lưu khí quyển là sử dụng những chỉ số hoàn lưu khí quyển. Trong thực hành dự báo biển sử dụng rộng rãi nhất là những chỉ số do N. A. Belinxki, L. A. Vitels, 35 E. N. Bli nova, A. L. Katx đề suất. Chỉ số hoàn lưu khí quyển Belinxki biểu thị cường độ của hoạt động xoáy thuận và xoáy nghịch trong khí quyển. Vùng nghiên cứu được chia ra thành các ô hình chữ nhật với các cạnh 10° trên kinh tuyến và 5° trên vĩ tuyến. Trong mỗi ô hình chữ nhật, từ bản đồ synop lấy giá trị áp suất có kể đến độ cong của các đường đẳng áp đi qua hình chữ nhật đó. Độ cong của các đư ờng đẳng áp được xác định như sau: đường đẳng áp có độ cong xoáy thuận nếu trong vùng do đường đẳng áp bao quanh quan sát thấy áp suất thấp, nếu như áp suất bên trong vùng do đường đẳng áp bao quanh lớn hơn áp suất ghi trên đường đẳng áp thì đường đẳng áp ấy có độ cong xoáy nghịch. Để đặc trưng về mặt số trị áp suất khí quyển và độ cong các đường đẳng áp Belinxki đã đề ra một hệ thống các chỉ số quy ước (bảng 3.1). Nếu đường đẳng áp thuộc xoáy thuận chỉ số hoàn lưu sẽ m ang dấu dương, nếu đường đẳng áp thuộc xoáy nghịch chỉ số hoàn lưu sẽ mang dấu âm. Bảng 3.1. Các chỉ số hoàn lưu khí quyển của N. A. Belinxki Áp suất trong xoáy thuận (mb) Chỉ số quy ước (cấp) Áp suất trong xoáy nghịch (mb) Chỉ số quy ước DỰ BÁO THỦY VĂN BIỂN Phạm Văn Huấn NXB Đại học Quốc gia Hà Nội - 2002 Từ khóa: Thông tin, dự báo, đánh giá phương pháp dự báo, độ đảm bảo, sai số cho phép, biên độ nhiều năm, biên độ tính toán, nhiệt độ, mực nước, sóng, dòng chảy Tài liệu Thư viện điện tử Trường Đại học Khoa học Tự nhiên sử dụng cho mục đích học tập nghiên cứu cá nhân Nghiêm cấm hình thức chép, in ấn phục vụ mục đích khác không chấp thuận nhà xuất tác giả PHẠM VĂN HUẤN D Ự B ÁO TH ỦY V ĂN BI ỂN NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI - 2002 MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU MỞ ĐẦU .5 NHỮNG NHIỆM VỤ VÀ Ý NGHĨA PHỤC VỤ THỦY VĂN CHO CÁC CƠ SỞ KINH TẾ CÁC KHÁI NIỆM THÔNG TIN THỦY VĂN BIỂN VÀ DỰ BÁO THỦY VĂN BIỂN CHƯƠNG - THÔNG TIN THỦY VĂN BIỂN 1.1 MẠNG LƯỚI THÔNG TIN .8 1.2 NỘI DUNG VÀ THỨ TỰ THU THẬP CÁC DỮ LIỆU VỀ TRẠNG THÁI BIỂN 10 1.3 ĐẢM BẢO DỮ LIỆU THỦY VĂN CHO CÁC NGÀNH KINH TẾ 11 1.4 CHỈ DẪN SỬ DỤNG CÁC TÀI LIỆU THUỶ VĂN 12 CHƯƠNG - CƠ SỞ XÂY DỰNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO THỦY VĂN BIỂN 14 2.1 NHỮNG CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA CÁC DỰ BÁO THỦY VĂN BIỂN .14 2.2 PHÂN LOẠI CÁC DỰ BÁO THỦY VĂN BIỂN 16 2.3 NHỮNG PHƯƠNG PHÁP CƠ BẢN XÂY DỰNG CÁC DỰ BÁO THỦY VĂN BIỂN .17 2.3.1 Phương pháp trung bình khí hậu .17 2.3.2 Phương pháp ngoại suy 17 2.3.3 Sử dụng quán tính 17 2.3.4 Dự báo dựa phân loại 18 2.3.5 Sử dụng nguyên tắc loại suy 19 2.3.6 Sử dụng tính chất tuần hoàn 21 2.3.7 Sử dụng định luật bảo toàn vật chất lượng 21 2.3.8 Sử dụng phương pháp số trị 21 2.4 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TƯƠNG QUAN TUYẾN TÍNH GIỮA CÁC BIẾN .22 2.5 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO VÀ ĐỘ TIN CẬY CỦA CÁC DỰ BÁO THỦY VĂN BIỂN .29 2.5.1 Biên độ nhiều năm biên độ tính toán 29 2.5.2 Đường cong độ đảm bảo phương pháp dự báo 31 2.5.3 Sai số cho phép phương pháp xác định 33 CHƯƠNG - TÍNH TỚI HOÀN LƯU KHÍ QUYỂN TRONG DỰ BÁO THỦY VĂN BIỂN 35 3.1 NHỮNG CHỈ SỐ HOÀN LƯU KHÍ QUYỂN DÙNG TRONG DỰ BÁO THỦY VĂN BIỂN 35 3.2 PHƯƠNG PHÁP BIỂU THỊ GIẢI TÍCH VỀ PHÂN BỐ CÁC YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN 37 3.3 TÍNH TỐC ĐỘ VÀ HƯỚNG GIÓ TRÊN BIỂN .47 CHƯƠNG - NHỮNG NGUYÊN TẮC CHUNG XÂY DỰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO NGẮN HẠN .50 4.1 SỰ BIẾN ĐỘNG NGẮN HẠN CỦA CÁC YẾU TỐ THỦY VĂN BIỂN 50 4.2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH CÁC THÀNH PHẦN CÂN BẰNG NHIỆT .51 4.2.1 Tính cân xạ 51 4.2.2 Tính bốc trao đổi nhiệt rối 54 4.2.3 Phương pháp đơn giản tính cân nhiệt 56 4.3 TÍNH TOÁN SỰ BIẾN TÍNH CỦA KHÔNG KHÍ TRÊN BIỂN 58 CHƯƠNG - DỰ BÁO SÓNG BIỂN 60 5.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ SÓNG BIỂN .60 5.2 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA SÓNG BIỂN VÀ CÁC YẾU TỐ TẠO SÓNG 61 5.3 TÍNH CÁC YẾU TỐ SÓNG GIÓ BIỂN SÂU VÀ VÙNG NƯỚC NÔNG .63 5.4 PHƯƠNG PHÁP LẬP DỰ BÁO SÓNG ĐỐI VỚI VÙNG ĐẠI DƯƠNG 65 5.4.1 Dự báo số trị trường sóng sở phương pháp lý thuyết 65 5.4.2 Phương pháp vật lý thống kê dự báo trường sóng đại dương 66 5.4.3 Tính sóng lừng 67 CHƯƠNG - DỰ BÁO DAO ĐỘNG KHÔNG TUẦN HOÀN CỦA MỰC NƯỚC 70 6.1 PHƯƠNG PHÁP GRAĐIEN DỰ BÁO DAO ĐỘNG DÂNG RÚT MỰC NƯỚC 72 6.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC DỰA TRÊN TRƯỜNG ÁP SUẤT KHÍ QUYỂN 73 CHƯƠNG - DỰ BÁO DÒNG CHẢY 75 7.1 NHỮNG Dự báo thủy văn nâng cao TS Nguyễn Viết Thi LỜI NĨI ĐẦU Giáo trình dự báo thuỷ văn nâng cao đƣợc biên soạn sở tổng quan đúc rút kiến thức dự báo thủy văn đại, cơng nghệ tiên tiến từ cơng trình nghiên cứu giời Việt Nam, kết hợp với kinh nghiệm dự báo tác nghiệp giải toán dự báo thủy văn ngày đa dạng thực tế nhằm đáp ứng nhu cầu ngày cao cơng tác phục vụ phòng tránh thiên tai, phát triển kinh xã hội Việt Nam Giáo trình đƣợc biên soạn với mục tiêu đào tạo thạc sĩ ngành thủy văn, nhiên tài liệu hữu ích cho nghiên cứu sinh, nhà dự báo thủy văn nhà quản lý, quy hoạch, định hƣớng phát triển cơng tác dự báo thủy văn nói chung Giáo trình dự báo thủy văn nâng cao đƣợc trình bày chƣơng: - Chƣơng 1: Giới thiệu chung dự báo thủy văn; - Chƣơng 2: Ứng dụng mơ hình tốn dự báo thủy văn; - Chƣơng 3: Dự báo thủy văn hạn vừa hạn dài; - Chƣơng 4: Dự báo hồ chứa Giáo trình đƣợc biên soạn lần đầu, không tránh khỏi khiếm khuyết, tác giả mong nhận đƣợc góp ý xin chân thành cảm ơn nhận xét, góp ý đồng nghiệp bạn đọc Hà Nội, tháng 12 năm 2015 Tác giả Nguyễn Viết Thi i Dự báo thủy văn nâng cao TS Nguyễn Viết Thi MỤC LỤC Chƣơng 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DỰ BÁO THỦY VĂN…………………… KHÁI QUÁT CHUNG………………………………………………… 1.1.1 Các đặc điểm dự báo thủy văn…………………………………… 1.1.2 Các yếu tố bảng dự báo thủy văn………………………………… 1.1.3 Các hạn dự báo thủy văn………………………………………………… 1.1.4 Các thuật ngữ thƣờng sử dụng dự báo thủy văn…………………… 1.1.5 Hiệu dự báo thủy văn………………………………………… 1.1.6 Công tác phục vụ dự báo thủy văn……………………………………… 1.1.7 Truyền phát tin dự báo cảnh báo………………………………… 1.2 YÊU CẦU VỀ SỐ LIỆU CỦA DỰ BÁO THỦY VĂN……………… 11 1.2.1 Giới thiệu chung………………………………………………………… 11 1.2.2 Số liệu phục vụ dự báo thủy văn……………………………………… 12 NHỮNG KỸ THUẬT CHUNG SỬ DỤNG TRONG DỰ BÁO………… 22 1.3.1 Khái quát chung………………………………………………………… 22 1.3.2 Tƣơng quan hồi quy…………………………………………………… 23 1.3.3 Phƣơng pháp số độ ẩm……………………………………………… 23 1.3.4 Dự báo đỉnh lũ………………………………………………………… 23 1.3.5 Dự báo dòng chảy dựa vào tổng lƣợng trữ nƣớc mạng sông………… 24 1.3.6 Dự báo kiểu truy hồi (Recession)………………………………………… 24 1.3.7 Các mơ hình quan niệm (Conceptual streamflow models)……………… 25 1.3.8 Diễn tốn dòng chảy lũ sơng, hồ…………………………………… 25 1.3.9 Phân tích chuỗi thời gian……………………………………………… 34 1.3.10 Kỹ thuật hiệu chỉnh dự báo……………………………………………… 35 1.3.11 Dự báo xác suất…………………………………………………………… 36 1.3.12 Dự báo lũ……………………………………………………………… 36 1.3.13 Dự báo lũ quét………………………………………………………… 38 1.3.14 Nƣớc dâng sông…………………………………………………… 40 CÁC PHƢƠNG PHÁP DỰ BÁO THỦY VĂN ĐANG SỬ DỤNG Ở VIỆT NAM……………………………………………………………… 41 Các phƣơng pháp dự báo hạn ngắn…………………………………… 41 1.1 1.3 1.4 1.4.1 ii Dự báo thủy văn nâng cao TS Nguyễn Viết Thi Các phƣơng pháp dự báo lũ hạn vừa, hạn dài…………………………… 51 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 1………………………………………… 52 Chương 2: ỨNG DỤNG MƠ HÌNH TỐN TRONG DỰ BÁO THỦY VĂN…… 53 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁC MƠ HÌNH THỦY VĂN,THỦY LỰC TRONG DỰ BÁO THỦY VĂN Ở VIỆT NAM…… 53 2.1.1 Giới thiệu chung mô hình…………………………………………… 53 2.1.2 Các phần mêm, mơ hình đƣợc nghiên cứu sử dụng dự báo thủy văn Việt Nam…………………………………………………… 55 VAI TRÒ CỦA MƢA DỰ BÁO TRONG DƢ ... PHƯƠNG PHÁP MƯA – DÒNG CHẢY 82 4.2 LÝ THUY T GẦN ĐÚNG VỀ DÒNG CHẢY SƯỜN DỐC 84 4.2.1 Lý thuy t gần tính dòng chảy sườn dốc Velikhanơv 84 4.2.2 Lý thuy t gần dòng chảy sườn dốc Bephani ... 20 Chương DỰ BÁO DÒNG CHẢY THEO QUY LUẬT CHUYỂN ĐỘNG CỦA NƯỚC TRONG SÔNG 21 2.1 LÝ THUY T CHUYỂN ĐỘNG CỦA SÓNG LŨ 21 2.2 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ DỐC PHỤ GIA 23 2.3 TÍNH TỐC ĐỘ