Ứng dụng mô hình toán diễn toán lũ lưu sông Vệ trạm An Chỉ

Trong các mục tiếp sau sẽ trình bày tóm tắt một số lớp mô hình, chủ yếu đi sâu vào phân tích cơ sở của phương pháp, điểm mạnh và hạn chế của mỗi lớp mô hình đối với việc mô phỏn[r]

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRUỒNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN

ỨNG DỤNG MƠ HÌNH TỐN

DIỄN TỐN LŨ LƯU vực SÔNG VỆ

TRẠM AN CHỈ MÃ SỐ: QT- 04 - 26

CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI:

THS NGUYỄN THANH SƠN CÁN BỘ PHỐI HỢP:

CN NGÔ CHÍ TUẤN

CN NGUYỄN VĂN CƯỜNG CN CỒNG THANH

Đm, h ọ c q u ò c g i a h a n v TRUNG Ĩ Ẩ M t h ô n g tin Th u v i ê n

o r / 4 G

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC PHUƠNG PHÁP MƠ HÌNH HỐ Q TRÌNH HÌNH THÀNH DỊNG CHẢY TỪ MƯA TRÊN BỀ MẶT LUU v ự c

1.1 Phân loại mơ hình mơ q trình hình thành dịng chảy sơng

1.2 Mơ hình thuỷ động lực học 13

1.3 Các mơ hình nhận thức 19

1.4 Một số kết ứng dụng mơ hình toán thuỷ văn Việt Nam 26

CHƯƠNG Cơ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP s c s VÀ MƠ HÌNH SĨNG 28

ĐỘNG HỌC MỘT CHIỀU PHƯƠNG PHÁP PHAN TỬHŨU h n

2.1 Phương pháp s c s 29

2.2 Phát triển phương pháp s c s 31

2.3 Phương pháp phần tử hữu hạn 34

2.4 Nhận xét khả sử dụng mơ hình 41

CHƯƠNG HIỆU CHỈNH PHƯƠNG PHÁP s c s VÀ ÁP DỤNG MƠ HÌNH SĨNG 43

ĐỘNG HỌC MỘT CHIỂU PHƯƠNG PHÁP PHAN TỬHŨU h n đ ể mô p h ỏ n g

LŨ VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNGCỦA VIỆC s DỤNG ĐẤT TRÊN LUU v ự c SÔNG VỆ - TRẠM AN CHỈ

3.1 Điều kiện địa lý tự nhiên lưu vực sông Vệ - trạm An Chỉ 43 3.2 Mô lũ lưu vực sông Vệ trạm An Chỉ mô hình sóng 50 động học chiều phương pháp phần tử hữu hạn s c s

3.3 Hiệu chỉnh cơng thức tính mưa hiệu phương pháp s c s 58 lưu vực sông Vệ - trạm An Chỉ

3.4 Khảo sát ảnh hưởng việc sử dụng đất lưu vực sông Vệ - 60 Trạm An Chỉ đến dòng chảy lũ qua số kịch

KẾT LUẬN 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

CÁC PHỤ LỤC 71

MỞ ĐẦU

Tài nguyên nước chiếm vị quan trọng việc đánh giá tài nguyên lãnh thổ Trong chiến lược quy hoạch lãnh thổ, việc đánh giá đắn tài nguyên nước quan tâm đến vai trị điều kiện hình thành chúng, qua loại bỏ, điều chỉnh cho bảo vệ, sử dụng tái tạo loại tài nguyên theo hướng có lợi nhất, hay nói cách khác trì chúng trạng thái phát triển bền vững

Với phương pháp tính toán tài nguyên nước truyền thống, điều kiện Việt Nam khơng phải điều lúc thực thiếu số liệu quan trắc thường xuyên, so thiếu đồng tài liệu cập nhật Để khắc phục điều đó, sử dụng mơ hình tốn gần đường để đạt mục đích

Nằm đới nhiệt ẩm, gió mùa có lượng mưa lớn, đạt trung bình 1960 mm, lại phân bố khơng tồn lãnh thổ, hàng năm Việt Nam chịu sức ép thiên tai lũ lụt hạn hán Dịng chảy sơng ngòi Việt Nam mưa định chủ yếu Việc tập trung giải mơ q trình mưa - dòng chảy thu hút quan tâm lớn nhà khoa học [1, 2, 9, 10, 12 13, 16, 18 - 21, 23 - 25 28] nước [30, 32-35 38, 41, 43 - 51 ] Các mơ hình thuỷ văn tất định SSARR, TANK, NAM, SWMM lĩnh vực thuỷ văn cơng trình dự báo thu kết đáng kể [16, 18 19, 23 - 25, 28] Tuy nhiên, việc ứng dụng rộng rãi mô hình thường khó khăn việc dị tìm hiệu chỉnh thơng số, địi hỏi nhiều cơng sức kinh nghiệm người sử dụng Việc mô trận lũ lớn lại phức tạp thiếu tài liệu thực tế trình dòng chảy bề mặt lưu vực Việc xây dựng mơ hình mưa dịng chảy có khả phù hợp với điều kiện địa lý tự nhiên nước ta vấn đề cấp thiết

Mục tiêu đề tài phân tích, lựa chọn xây dựng mơ hình tốn mơ lũ vừa đáp ứng khả cảnh báo lũ lụt, vừa đáp ứng việc xây dựng, điều chỉnh quy hoạch lãnh thổ lưu vực sông Vệ - trạm An Chỉ

Ngày nay, điều kiện phát triển công nghệ thông tin, với thiết bị máy tính tốc độ cao cho phép sử dụng mơ hình số Việc khai thác số liệu bề mặt lưu vực sử dụng công nghệ GIS để nhận thông tin quan trọng việc hình thành dịng chảy sườn dốc địa hình, mạng lưới thuỷ văn, trạng sử dụng đất, thảm thực vật từ đồ chun ngành[3, 5, 6] Qua tìm hiểu, phân tích mơ hình thuỷ động lực học, phương pháp mơ q trình tổn thất, q trình chảy sườn dốc sông, đề tài lựa chọn phương pháp scs để mỏ tả trình tổn

ít mơ hình sóng động học chiều phương pháp phần tử hữu hạn để mô trình chảy sườn dốc lịng dẫn [21,23-25]

Đề tài gồm chương, mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo phụ lục M đầu: Đặt vấn đề, tính cấp th iế t, mục đích nghiên cứu đề tài

Chương 1: Tổng quan phương pháp mơ hình hố q trình hình thành dịng chảy từ mưa bề mặt lưu vực

Chương 2: Cơ cở lý thuyết phương pháp s c s mơ hình sóng động học chiều phương pháp phần tử hữu hạn

Chương 3: Hiệu chỉnh phương pháp s c s áp dụng mơ hình sóng động học chiều phương pháp phần tử hữu hạn để mỏ lũ đánh giá ảnh hưởngcủa việc sử dụng đất qua số kịch

Kết luận: Trình bày kết đề tài, hướng phát triển nghiên cứu giai đoạn

Sự hình thành dịng chảy sơng q trình phức tạp, tổ hợp nhiều yếu tố tác động qua lại Việc mơ dịng chảy trình bày đề tài bước đầu tiên, số nhân tố nguyên nhân khách quan chủ quan cịn phải đơn giản hố Để mơ xác cịn cần tập trung định lượng hố mối quan hệ điều kiện Mặc dù cô' gắng, điều kiện hạn chế thời gian tài liệu nên đề tài tránh khỏi khiếm khuyết, mong góp ý tận tình đồng nghiệp

Chương

TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP MƠ HÌNH HỐ Q TRÌNH HÌNH THÀNH DỊNG CHẢY TỪ MƯA TRÊN BỂ MẶT LƯU v ự c

1.1 PHÂN LOẠI CÁC MƠ HÌNH MƠ PHỎNG Q TRÌNH HÌNH THÀNH DỊNG CHẢY SƠNG

Có nhiều cách phân loại mơ hình toán thuỷ văn tùy theo quan điểm ý tưởng người phân loại Một cách phân loại dựa sở xem xét phân bố biến vào hệ thống trường không gian, thời gian

Một cách khác, mơ hình tốn thuỷ văn phân loại thành: mơ hình tất định mơ hình ngẫu nhiên Mơ hình ngẫu nhiên mồ trình dao động thân q trình thủy văn mà khơng ý đến nhân tố đầu vào tác động hệ thống

Mơ hình tất định mơ hình mơ trình biến đổi tượng thuỷ văn lưu vực mà ta biết trước Xét quan điểm hệ thống, mơ hình thuỷ văn tất định có thành phần sau [9,13]:

- Đầu vào hệ thống - Hệ thống

- Đầu hệ thống

Đ ầ u vào —► Hệ thơng -► Đ ầu

Mơ hình hoá hệ thống thuỷ văn ứng dụng cơng cụ tốn học logic học để thiết lập mối liên hệ định lượng đặc trưng dịng chảy yếu tố hình thành Dưới dạng đơn giản, quan hệ thực nghiệm, kỹ thuật hộp đen Loại mô hình khơng trọng mơ cấu trúc bên hệ thống mà liên kết đầu vào đầu toán Một dạng khác, mó hình dựa sở phương trình vật lý - toán quan niệm lý luận hình thành dịng chảy gọi mơ hình thuỷ động lực học Giữa hai dạng lớp mơ hình nhận thức, liên kết logic thành phần nhận thức đơn giản hoá trình thuỷ văn [1,9]

được chia thành mơ hình thơng số phân phối dải mơ hình thơng sơ' tập trung Theo Lương Tuấn Anh [ ], khảo sát mô hình thuỷ văn tất định, mơ hình thuỷ động lực học có sở lý thuyết chặt chẽ có khả đánh giá tác động lưu vực quy mơ nhỏ đến dịng chảy Tuy nhiên, việc chia lưu vực thành lưới nhỏ km2 tạo cho mơ hình nhiều thơng số (Bảng 1.1) số liệu đầu vào đòi hỏi chi tiết, khó đáp ứng dù lưu vực thực nghiệm

Bảng 1.1 Đặc điểm thơng số mơ hình thuỷ văn tất định Loại mơ hình Số liệu vào, kết tính

các biến trung gian

Đặc điểm thơng sơ' mơ hình Mơ hình phân phối dải

theo đơn vi diên tích nhỏ U(x, y, z, t) K(x, y, z) Mơ hình phân phối dải

theo tiểu vùng thuỷ văn u,j(t) Kij

3 Mơ hình thơng sơ' tập

trung Uj(t) Kj

i: Kỷ hiệu tiểu vùng thủy văn

j: Ký hiệu tầng (tầng mặt, tầng ngầm, .)

Việc ứng dụng mơ hình nhận thức thống số dải theo tiểu vùng thuỷ văn giảm nhiều thơng số có khả đánh giá tác động lưu vực quy mô trung bình đến dịng chảy Tuy nhiên, mơ hình loại cịn phổ biến rộng rãi việc ứng dụng chúng đòi hỏi kết hợp với phương tiện kỹ thuật định việc ứng dụng hệ thống thơng tin địa lý (GIS) có chức xử lý đồ thông tin viễn thám [21 23, 24, 49]

Trong số mô hình tất định, mơ hình thơng số tập trung mơ hình có thơng số nhất, dễ sử dụng ứng dụng rộng rãi Các mơ hình đơn giản quan hệ thực nghiệm, mô hình đường đơn vị cịn chứng tỏ tính hiệu tính tốn dự báo dịng chảy hồn cảnh thực tế định

Như vậy, có nhiều mơ hình thuỷ văn để lựa chọn áp dụng thực tế Tuy nhiên, theo A Becker [33] việc lựa chọn mơ hình phụ thuộc vào mục đích, đối tượng nghiên cứu, tình hình sơ' liệu sẵn có, đồng thời phụ thuộc vào điều kiện địa lý tự nhiên vùng nghiên cứu (bảng 1.2)

Bảng 1.2 Mục đích, đối tượng ứng dụng mơ hình thuỷ văn tất định

STI Mục đích đối tượng ứng dụng mơ hình

Bước thời gian

Xấp xỉ khơng gian

1 Kế hoạch hố dài hạn sử dụng quản lý nguồn nước, bao gồm việc lập kế hoạch, phát triển cấu trúc mới, chiến lược phát triển

1 tháng, tuần

Mơ hình thơng số tập trung mỏ hình phân phối theo tiểu vùng thuỷ văn

2 Đánh giá tác động biến đổi sử dụng đất quy mơ vừa, biến đổi khí hậu tác động khác người đến dòng chảy, tài nguyên nước

1 tháng, tuần

Mô hình phân phối theo tiểu vùng thuỷ văn

3 Đánh giá tác động biến đổi sử dụng đất quy mơ nhỏ đến dịng chảy, xói mịn lưu vực,

1 ngày,

Mơ hình phân phối dải theo lưới tính (mơ hình thuỷ động lực học)

4 Dự báo hạn vừa, thời kỳ hạn hán

1 tháng, tuần

Mơ hình thơng số tập trung mơ hình thơng số dải theo tiểu vùng thuỷ văn

5 Ngoại suy chuỗi dòng chảy ngày tuần tháng

Mơ hình thơng số tập trung mơ hình thơng số dải theo tiểu vùng thuỷ vãn

6 Xây dựng chiến lược phòng lũ, thiết kế hồ chứa, hệ thống hồ chứa

1 ngày,

Mơ hình thơng số dải theo tiểu vùng thuỷ văn

7 Tính tốn dịng chảy lũ thiết kế ngày,

Mơ hình thơng số tập trung mơ hình thơng số dải theo tiểu vùng thuỷ vãn

8 Phân tích tác nghiệp, dự báo ngắn hạn

1 giờ, ngày

Mơ hình thơng số tập trung mơ hình thơng số dải theo tiểu vùng thuỷ văn

- Diễn tốn dịng chảy

- Tính lượng mưa sinh dòng chảy (hay gọi lượng mưa hiệu dòng chảy tràn)

- Cấu trúc tầng mơ hình (hay bể tuyến tính phản ánh chế hình thành dịng chảy lưu vực, dòng chảy mặt, dòng chảy ngầm, )

- Xác định thơng số mơ hình

Các phương pháp diễn tốn dịng chảy thường dựa sở hệ phương trình bảo tồn chuyển động chất lỏng Lượng mưa hiệu lượng tổn thất dịng chảy ước tính thơng qua phương trình khuyếch tán ẩm, phương trình Boussinerq [18.43], phương pháp lý luận - thực nghiệm Alechsseep [29], phương trình thấm thực nghiệm Green-Ampt, Horton, Phillip [45], Holtan[46], phương pháp s c s [41,47], phương trình cân nước phương pháp hệ số dòng chảy [2, 8, 10,11]

Lựa chọn xác định thông sô' mơ hình thực dựa sở phương pháp giải toán ngược, phương pháp thử sai phương pháp tối ưu hoá [13.41 51]

Từ 1935 Horton [37] rầng chế hình thành dịng chảy, cường độ mưa vượt thấm điều kiện hình thành dòng chảy mặt Hàm lượng nước thổ nhưỡng tầng đất thống khí vượt lượng nước đồng ruộng điều kiện để sinh dòng chảy ngầm Lý luận hình thành dịng chảy nói rõ điều kiện hình thành dịng chảy tầng đất thống khí có cấu tạo đất đồng Nhưng khơng giải thích chế hình thành dịng chảy tầng đất thống khí khơng đồng tầng mặt có cường độ thấm lớn

Năm 1949, chuyên khảo " Lý thuyết dòng chảy sườn dốc" Bephanhi A N [22, 32] đưa lý thuyết hình thành dịng chảy mưa rào Trong đó, hình thành dịng chảy sườn dốc chia dạng: dòng vượt thấm, với cường độ mưa lớn cường độ thấm (còn gọi dòng chảy treo); dịng chảy bão hồ lượng mưa rơi vượt q khả chứa thấm (còn gọi dòng chảy tràn); số điểu kiện thổ nhưỡng cấu trúc đất đá định cịn hình thành dịng chảy sát mặt (dòng chảy hành lang cuội sỏi) chảy tầng ngầm đất đá (dòng chảy đất) diễn theo hai chế dịng chảy bão hồ dịng chảy khơng bão hồ Dịng chảy bão hồ thường xảy vùng đủ ẩm sau:

- Dòng chảy sát mặt (xuất trước sau đến dòng chảy mặt dòng chảy ngầm) hình thành tầng đất từ mặt lưu vực đến tầng thấm tương đối (chủ yếu đất tầng đất mùn, tơi xốp), tầng đất gọi tầng rễ hoạt động

- Dòng chảy ngầm hình thành từ mặt thấm tương đối đến tầng khơng thấm Dịng chảy vượt thấm thường xuất hiộn vùng thiếu ẩm hụt ẩm thời kỳ Khi có cường độ mưa lớn, khả thấm dịng chảy cịn hai thành phần dòng chảy mặt dòng chảy ngầm Dòng chảy vượt thấm xuất nơi đủ ẩm có kết cấu thổ nhưỡng tầng mặt tầng thấm tương đối Như vậy, theo lý thuyết Bephanhi, dòng chảy sườn dốc có cấu trúc ba tầng chế bão hoà hai tầng chế vượt thấm Các lý luận chế hình thành dịng chảy bỏ qua ảnh hưởng địa hình kết cấu thổ nhưỡng, nhược điểm chúng

Việc ứng dụng lý thuyết chế hình thành dịng chảy việc mơ hình hố q trình thuỷ văn đa dạng Nhiều tác giả mơ dịng chảy mặt dịng chảy ngầm Một sơ' khác lại mơ đủ dịng chảy mặt, sát mặt, dòng chảy ngầm, dòng chảy tầng s â u ,

Nước ta nằm vùng đủ ẩm Đối với sông suối vừa nhỏ miền Trung, địa hình dốc, tầng đất xốp, mùn mỏng, rừng bị suy giảm, có mưa với cường độ lớn đất bị xói mịn nên dịng chảy tập trung nhanh chủ yếu tác dụng trọng lực (độ dốc) nên việc mơ dịng chảy mặt cách ghép thành phần dòng chảy mặt dòng chảy sát mặt nhiều trường hợp chấp nhận [21].

Việc sử dụng cách tiếp cận mơ hình hố để diễn tốn dịng chảy mặt cắt cửa lưu vực phụ thuộc vào độ xác việc xác định mưa hiệu việc xác định thông số điều khiển hệ thống (lưu vực), điều này, phần mình, lại phụ thuộc nhiều vào nhận thức điều kiện địa lý tự nhiên cách mô người sử dụng mô hình

Trong cách tiếp cận mơ hình hố toán thuỷ văn thường hướng tới để thoả mãn hai mục đích:

1 Khảo sát trạng số liệu mưa, bề mặt lưu vực để xác định thông số tối ưu, mỏ xác q trình dịng chảy, phục vụ tính tốn thiết kế dự báo

số mặt độm có lợi cho mục đích quy hoạch

Trong mục tiếp sau trình bày tóm tắt số lớp mơ hình, chủ yếu sâu vào phân tích sở phương pháp, điểm mạnh hạn chế lớp mô hình việc mơ dịng chảy từ bề mặt lưu vực, đồng thời giới thiệu số phương pháp tính nhà khoa học quan tâm như: phương pháp phần tử hữu hạn, phương pháp luân hướng, nhằm lựa chọn giải pháp thích hợp giải tốn đặt từ góc độ thuỷ văn học

1.2 MƠ HÌNH THUỶ ĐỘNG Lực HỌC

Mơ hình thuỷ động lực học dựa sở xấp xỉ chi tiết không gian lưu vực tích phân số trị phương trình đạo hàm riêng mồ tả trình vật lý diễn lưu vực phương trình bảo tồn chuyển động chất lỏng Đối với mơ hình thuỷ động lực học, mơ q trình hình thành dịng chảy sông chia làm hai giai đoạn: chảy sườn dốc lịng dẫn

1.2.1 Mỏ hình thủy động lực học hai chiều mơ dịng chảy sườn dốc

Khi xây dựng mơ hình động lực học hai chiều mơ dịng chảy sườn dốc, người ta thường giả thiết chuyển động nước bề mặt lưu vực xảy dạng lớp mỏng liên tục Các kết khảo sát thực địa cho thấy, dòng chảy mặt liên tục quan sát khoảng thời gian khơng lớn bao qt diện tích rộng Lớp nước hình thành nhanh chóng chuyển vào hệ thống rãnh suối Tuy nhiên, bỏ qua thời gian chảy tập trung đến rãnh suối, đó, mơ dịng chảy rãnh suối sườn dốc dòng chảy lớp mỏng hệ phương trình Bản chất liên tục dòng chảy đề cập đến cơng trình A.N Bephanhi cộng [32] Mơ hình động lực học hai chiều xây dựng dựa sở phương trình Navie - Stoc, áp dụng cho dòng chảy sườn dốc với thành phần lấy trung bình theo trục thẳng đứng 0z [ 9, 42] :

- Phương trình liên tục:

a(u,h) | a(v,h) | a(h) R l

(1.1)

ỡx ổy ổt

- Phương trình chuyên động

trong đó:

u , V - Vận tốc trung bình hố theo trục ỡz ứng với trục Ox, Oy tương ứng;

h - Độ sâu lớp dòng chảy;

Sox, S0y - Độ dốc sườn dốc theo trục Ox, Oy tương ứng; Tox, Toy - ứng suất hướng Ox Oy;

R - Cường độ mưa;

I - Cường độ thấm;

A - Vận tốc hạt mưa

_ T T

Đai lương s fx = —— vàSA, = —1— dốc thuỷ lưc theo hướng Ox Oy

pgh pgh

tương ứng thường xác định theo công thức Sêzi sau: c _ V + y

A “ c \ h

c _ V y l u + V 2

và cT *

trong đó: c - Hệ số Sêzi

Theo số liệu phân tích thực nghiệm, thành phần hệ phương trình có trị số xấp xỉ khoảng sau:

ƠU

õt U Ẽ ỈLôx

V ™ õy

ôh

g ỉ h

ổ(AR) ỡx

10-5 10-6 10'6 10-3 10-4 10-3 10-7

Theo số liêu cho thấy thành phần nhỏ nhiều so với thành phần ơx

khác, bỏ qua Khi đó, phương trình động lực chiều diễn tốn dịng chảy sườn dốc có dạng sau:

ổ/í õ íư h ) ô(Vh) õh r r ôh ,Õ U ơh , ƠV , —-+ v; ' ^ + y ' = — + U — + h—— + V — + h — = (R

-ôt õx ôy õt õx õx ôy õy

ÕU r, õ U ÕU õh Ị \ / sU .

ÕV r r ÕV W ÕV õh _ (c c \ ÍD A v

a +U l t + V Ì + S ĩ = g(S°’ - S» )- {R- ' ) H

Hệ phương trình (1.3), (1.4) giải phương pháp số trị Hiện nay, phương pháp số trị có nhiều ưu điểm để giải hệ phương trình thuỷ động

lực học sườn dốc có hình dạng địa hình phức tạp phương pháp phần tử hữu hạn [12,23,41]

Theo phương pháp phần tử hữu hạn, mặt sườn dốc chia thành phần tử Các phần tử hình tam giác, tứ giác khơng có kích thước khác Trong trường hợp tổng quát, phần tử tam giác lựa chọn (hình 1.1)

Các ẩn hàm U(x, y, t), Vịx, y, t), h(x, y, t) phần tử xấp xỉ sau: u * f i u ì (t)Fi ( x ,y )

i=i

i=l

h * X M O Fi(x>y)

Hình 1.1 Phần tử tam giác

trong đó:

Fj - Hàm nội suy thường xấp xỉ theo quan hệ tuyến tính sau:

F, = ^ - r ( ứ, + bix + c iy )

2 A

= x , y k - x , bi = y j - y k r> II V * a j = x ky i - x ty k bj = y t - > / C J = x t - x k

a k = x <yj - x jy, -cT II c k = x j ~ x i

Áp dụng phương pháp Galerkin cho hộ (1.3), (1.4) điểm i được:

» đó:

Q - Miền giới hạn sườn dốc Hệ phương trình (5) biến đổi dạng sau:

Ne ị Aị] . V ỊJ £ \ + D- h, + a, ( s „ - s „ \ - a , (R - /) , ^ Ị =

Ne [ . V Y 1 Ay ^ + B ựV' + D ’ h' + a, (s „, - s fy )( - a 2( / ? - / ) , - ^ =

Ne f d h

£ |a, = • + B ịu , + Bị V, + Bịhi - a,(R - 1), I = ( 1.6 ) đó:

Ne- Số phần tử lưới tính

Các hệ số xác định theo biểu thức sau:

í A / Nếu i = j * ij ' Ịa/12 Nếu i*y ,y

B« = I + L V* /jFỀFy

ỡ ' = Í K f ~ dxdy D' = Í K

ứ i = s / p ỳ M y «2 = \\p jdxd y

A A

Bí = Ẹ * Ị í ^ y ^ fl«’ = Ẹ * ị í ^ ^ d y

k A k A vy

A - Diện tích phần tử e Dễ nhận thấy rằng:

= c Í [ f jdxdy = —

dy i J '

õFi _ ÔF:

õx

Nên hệ số phương trình (1.6) viết gọn lại sau:

B„= ỵ u t s„b, + vtĩ vc,

k

D: = s ệ b , D>=g ệ c ,

A A

a\ = — a2= —

‘ 3

B * = ỵ h kỏ kjb, B > = ỵ h kò kjc,

k k

Hệ phương trình (1.6) sau tổng hợp cho tất phần tử thuộc sườn dốc có dạng phương trình ma trận:

M ^ = ị r) ( )

Trong đó:

[/l] - Ma trận dải theo đường chéo; {w}, {r} -V éc tơ

Phương trình (1.7) giải theo sơ đồ sau:

( )

Phương trình (1.8) với điều kiện ban đầu {w}1=0 điều kiện biên ranh giới lưu vực {w}r=0 biến đổi hệ phương trình đại sơ' tuyến tính:

{z} - ẩn số cần tìm u, V, h thời điểm (t + At); {5} - Véc tơ cho trước;

[.A] - Ma trận cho trước

Phương trình (1.9) giải phương pháp giải hệ phương trình đại số tuyến tính thơng thường

Mơ hình sóng động lực hai chiều mơ dịng chảy sườn dốc có ưu điểm có sở vật lý tốn học chặt chẽ Tuy nhiên, mơ hình có ý nghiã mặt lý thuyết dừng lại khảo sát toán học thực nghiệm số trị Mơ hình chưa có khả áp dụng vào thực tế thuật tốn phức tạp khả đáp ứng yêu cầu thông tin vào cách chi tiết đồng bị hạn chế

1.2.2 Mơ hình sóng động học hai chiều

Trong phương trình động lực học (1.1), (1.2) bỏ qua thành phần quán tính, đạo hàm lớp nước theo chiều dài sườn dốc thành phần tính đến hiệu ứng động lực mưa, nhận phương trình sóng động học hai chiều mô tả chuyển động nước theo sườn dốc điều kiện cân lực cản trọng lực (1.6)

[aỊz}={b} (1.9)

Trong đó:

— + —— +

—-dt ôx dy ( 1.1 )

Trong đó:

c - Hệ số Sêzi; R - Cường độ mưa; I - Cường độ thấm;

ix, iy - Độ dốc sườn dốc theo hướng Ox Oy;

OAI H OC QUOC G - ' - A í;O i I TRUNG TÀM THÒNG TIN Th i ■MÉN !

gradx\ = yỊĩĩ + iỊ

Để tính lượng tổn thất dịng chảy, mơ hình sóng động học hai chiều sử dụng phương trình khuyếch tán ẩm:

( U )

trong đó:

w - Độ ẩm thể tích đất; Dị - Hệ số khuyếch tán ẩm; K ịT ) - Hệ số truyền ẩm thuỷ lực.

Dịng chảy ngầm ước tính dựa nguyên lý "xếp chồng"[32] sau: Q (a b = '([ ' T Ê E Ỉ + ( y - fe)2 *

Q A ' ' y , 2(110 r ( r - x r

c o(ỉ - Ậ x - a )2 + { y - b Ỵ exp<

2 '

4D „(í- t) l{t - T,x,y)dxclydĩ

trong đó:

a, b - Toạ độ mặt cắt cửa ra; c, d - Toạ độ biên theo trục hoành;

(Ọị(x) , ạ>2 ị x ) - Đ ường cong giới hạn lưu vực

Để tích phân phương trình sóng động học hai chiều (1.10), (1.11), [43] ứng dụng phương pháp luân hướng Theo phương pháp này, khoảng thời gian từ (t) đến (t+At), nửa bước thời gian đầu (t, t+At/2) hệ phương trình xấp xỉ bằng sơ đồ ẩn theo hướng X sơ đồ theo hướng y nửa bước thời gian sau (t+At/2, t+At) sơ đồ ứng dụng theo trục Ox sơ đồ ẩn theo trục Oy.

K i ( n - K ũ r - ụ y k t - u , ,

0 5A / Ax A>’

* r - * r ,a , u r

0 A / Ax A y

(i , % = ' ( k T ' (‘I , = CM V2 ,

tốn dịng chảy lịng sơng:

(1 )

Q = — R I l i S ' n A n

trong đó:

q - Lượng nhập lưu khu giữa;

s - Độ dốc lịng sơng

Phương trình khuyếch tán ẩm (1.12) phương trình sóng động học (1.13) giải phương pháp sai phân Như vậy, mơ hình sóng động học hai chiều áp dụng vào tính tốn thực tế Tuy nhiên, thực chất kết tính tốn mức độ thực nghiệm số trị chưa có khả ứng dụng phổ biến

1.2.3 Mơ hình sóng động học chiều

Mơ hình sóng động học áp dụng cho dịng chảy sườn dốc lịng dẫn có dạng:

Q - Lưu lượng dịng chảy sườn dốc sơng;

q - Lượng mưa sinh dòng chảy dòng chảy sườn dốc lượng nhập lưu khu lòng dẫn;

A - Mặt cắt ướt dòng chảy sườn dốc hay lòng dẫn;

s - Độ dốc sườn dốc độ dốc lịng sơng

Việc khảo sát phương trình (1.14) tiến hành nhiều cơng trình nghiên cứu [1,9, 23-25, 43] rút kết luận thích hợp dịng chảy sườn dốc thích hợp với lịng dẫn có độ dốc tương đối lớn Một cách tiệm cận mơ dịng chảy sườn dốc mơ hình sóng động học chiều có nhiều triển vọng phương pháp phần tử hữu hạn

1.3 CÁC MƠ HÌNH NHẬN THỨC

1.3.1 Cơ sở diễn tốn dịng chảy

Cơ sở ban đầu phương pháp diễn tốn dịng chảy mơ hình nhận thức hệ phương trình Saint-Venant:

(1.14)

Q = - R n S ' l2A

n

§ ^ + a T = dx ỡt ( U )

j_ỠQ J ổ_ A õt A õx

( Q

+ g ^ - g ( S o - S r) =0 (1.16)

ỡx A

\ /

Từ phương trình liên tục (1.15), tích phân theo mặt cắt, thu được: Ị ^ d x =- ) f - d x (1.17)

1 õr ’ ôx

Theo công thức Leibniz, phương trình (1.17) viết thành: d ^

J |A(x,t)dx — [Q(x,t)] i; (1.18)

2

Do |a(x, t)dx = S(t), nên phương trình (1.18) trở thành:

1

^ = Q ,(t)-Q 2(t) (1.19)

dt

Phương trình (1.19) cịn gọi phương trình cân nước đoạn sơng Trong cách tiếp cận hệ thống, xem S(t) - lượng trữ nước lưu vực (cm), Qi(t) = R(t) - lượng mưa sinh dòng chảy (cm/h) hay gọi lượng mưa hiệu Q2(t) = Q(t) - lưu lượng nước mặt cắt cửa lưu vực (cm/h), phương trình (1.19) có dạng sau:

^ =R(t)-Q(t) (1.20)

dt

Phương trình cân nước lưu vực (1.20) phương trình để diễn tốn dịng chảy phần lớn mơ hình nhận thức [9, 13] Từ (1.16) thay Q = A.v, phương trình chuyển động trở thành:

V sr.o (1.2I)

g ôi g õx õx ° ' đó: V: tốc độ dịng chảy;

h: độ sâu dòng chảy; S0: độ dốc đáy; s t: độ dốc cản

Trong dòng chảy ổn định Su = Sf lưu lượng Qr xác định theo công thức Sêzi:

ổ r = C A h " V s > f ( h ) (1.22)

Theo (1.22), lưu lượng dòng ổn định phụ thuộc đơn trị vào độ sâu dịng chảy h Tương tự vậy, dịng khơng ổn định:

1.3.2 Một số mơ hình nhận thức

Mơ hình Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Liên Xơ (HMC): Mơ hình mơ q trình tổn thất dịng chảy lưu vực sau ứng dụng cách tiệm cận hệ thống để diễn toán dòng chảy tới mặt cắt cửa lưu vực [1, 21, 43]

Lượng mưa hiệu sinh dòng chảy mặt p tính từ phương trình:

trong đó: K„ i0 - Các thơng số thực nghiệm

Lượng dịng chảy mặt tính từ lượng mưa hiệu phương trình: Ơ = C A h" Vs7

Từ (1.22), (1.23) viết sau:

(1.23)

Q = QrJs Js~0 (1.24)

p = h - E - (1.25)

trong đó: h - Cường độ mưa thời đoạn tính tốn (6h, h , ); E - Lượng bốc thoát nước;

I - Cường độ thấm trung bình

Lượng bốc thoát nước lưu vực ước tính từ phương trình sau: £ = (*■,£>+ k2d„>-'"" n , 6l(1.26)

trong đó: D u

K l, K2, w d

- Lượng thiếu hụt ẩm khống khí; -V ận tốc gió;

- Các thông số;

- Lượng thiếu hụt ẩm đất ước tính từ phương trình cân nước:

I

d = w - Ị(E + Q + I-h)dx

trong đó: Q - Lưu lượng cửa to - thời điểm d = Cường độ thấm trung bình xác định theo cơng thức:

trong đó: t„ - Thịi gian bắt đầu dịng chảy; r, m - Các thơng số

Lượng dịng chảy ngầm tính từ phương trình:

p =Le-K‘d (1.29)

trong đó: K4 - thơng số thực nghiệm

Lượng dịng chảy mặt ngầm tính diễn tốn riêng rẽ Do đó, q trình lưu lượng tính từ phương trình:

Q(>) = \ K (! - t ) p , + \ h2 {t - ĩ)p , (t)dx

o

trong đó: h,(t), h2(t) - hàm ảnh hưởng

Mơ hình gồm 12 thơng số: K], K2, K3, K4, i0, m, r, w thông số khác hàm ảnh hưởng

M ô h ình SSA R R Rockwood D (1957), gồm thành phần cơ bản [13, 22]:

- Mơ hình lưu vực

- Mơ hình điều hồ hồ chứa - Mơ hình hệ thống sơng

Trong mơ hình lưu vực, phương trình SSARR sử dụng để diễn tốn dịng chảy lưu vực luật liên tục phương pháp trữ nước áp dụng cho hồ thiên nhiên sở phương trình cân nước:

A/ = S2 + S , (1.30)

(1.31) A t - 0\ + 2

L 2 J [ J

Phương trình lượng trữ hồ chứa : d S =T dQ

ch 1 dt

Mơ hình SSARR cho phép diễn tốn dịng chảy tồn lưu vực với lưu vực có điều kiện ẩm khơng đồng tính tốn cho kết mơ khơng xác Mơ hình khó sử dụng cách trực tiếp để kiểm tra tác động thủy văn việc thay đổi đặc điểm lưu vực sơng ví dụ kiểu thảm thực vật, việc bảo vệ đất hoạt động quản lý đất tương tự khác

Mơ hình TANK [9, 13, 22] phát triển Trung tâm Nghiên cứu Quốc gia phòng chống thiên tai Tokyo, Nhật Bản Theo mỏ hình này, lưu vực mỏ chuỗi bể chứa theo tầng, phù hợp với phẫu diện đất Nước mưa tuyết

tan quy bể chứa Mỗi bể chứa có cửa đáy hai cửa cuối thành bể, phía đáy Lượng nước chảy khỏi bể chứa qua cửa đáy vào bể chứa tầng sau trừ bể chứa tầng cuối, bể lượng chảy xuống xác định tổn thất hệ thống Lượng nước qua cửa bên bể chứa trở thành lượng nhập lưu cho hệ thống lịng dẫn Số lượng bể chứa, kích thước vị trí cửa thơng sơ' mơ hình Mơ hình đưa hệ thức để tính mưa bình qn lưu vực, bốc lưu vực,cơ cấu truyền ẩm , tốc độ truyền ẩm

Quan hệ lượng dòng chảy với lượng ẩm bể tuyến tính:

Y = p (X-H)

Yo = ot X (1.32)

trong đó: p, a: hệ số cửa thành bên đáy; H: độ cao cửa thành bên

Trong mơ hình, tác dụng điều tiết sườn dốc tự động xét thông qua bể chứa xếp theo chiều thẳng đứng Nhưng hiệu tác động khơng đủ mạnh coi tổng dòng chảy qua cửa bên bể lớp cấp nước điểm Đây hạn chế mơ hình TANK.

M hình N A M [19, 28] được xây dựng khoa Thuỷ văn Viện kỹ thuật Thuỷ động lực Thuỷ lực thuộc Đại học kỹ thuật Đan Mạch năm 1982 Mơ hình dựa ngun tắc bể chứa theo chiều thẳng đứng hồ chứa tuyến tính Trong mơ hình NAM, lưu vực xem đơn vị xử lý Do đó, thơng sơ' biến đại diện cho giá trị trung bình hố tồn lưu vực Mỏ hình tính q trình mưa - dịng chảy theo cách tính liên tục hàm lượng ẩm năm bể chứa riêng biệt có tương tác lẫn nhau:

+ Bể chứa tuyết kiểm sốt điều kiện nhiệt độ khơng khí

+ Bể chứa mặt bao gồm lượng ẩm bị chặn lớp phủ thực vật, lượng điền trũng lượng ẩm tầng sát mặt Umax giới hạn lượng nước bể

+ Bể chứa tầng vùng rễ mà từ cối rút nước cho bốc Lmax giới hạn lượng nước bể

+ Bể chứa nước tầng ngầm tầng ngầm hai bể chứa sâu

Dòng chảy tràn dòng chảy sát mặt diễn tốn qua hồ chứa tuyến tính thứ sau thành phần dịng chảy cộng lại diễn tốn qua hồ chứa tuyến tính thứ hai Cuối thu đượoc dòng chảy tổng cộng cửa Phương trình

cơ mơ hình:

Dịng chảy sát mặt QIF:

QIF =

CQJP Lmạx

-CLEF

——u Với L -CLIF

> CLIF

(1.33) Khi < CLIF

trong đó: CQIF - hệ số dịng chảy sát mặt; CLIF - ngưỡng dịng chảy; u, Lma) thơng số khả chứa

Dòng chảy tràn QOF:

L QOF =

CQOF Lmax

- CLOF - CLOF

0

-Pn Với Lmax> CLOF

(1.34) Khi < CLOF

trong đó: CQOF - hệ sơ dịng chảy tràn; CLOF - ngưỡng dịng chảy

Trong tính tốn giả thiết dịng chảy khỏi hồ tuân theo quy luật đường nước rút:

í

\ - ẽ ck

\ y

(1.35) trong đó: Q°oul dịng chảy tính thời điểm trước; Qin dòng chảy vào thời điểm tính; CK số thời gian hồ chứa

Mơ hình NAM tính dòng chảy sát mặt dòng chảy tràn, song bên cạnh thơng số biến tính trung bình hố cho tồn lưu vực Nên việc cụ thể hố tính tốn cho đơn vị nhỏ lưu vực bị hạn chế

Mơ hình USDAHL Mơ hình cơng bố vào năm 1970 [1, 9, 37], mơ hình thơng số dải theo tiểu vùng thuỷ văn Mỏ hình chia bề mặt lưu vực thành tiểu vùng thuỷ văn với đặc trưng loại đất, sử dụng đất, Đối với vùng, q trình mưa, bốc hơi, thấm, điền trũng, dịng chảy tính tốn xử lý mối liên hệ vùng với vùng khác Q trình hình thành dịng chảy mỏ hình 1.2

Dịng chảy mặt bao gồm q trình thấm, trình trữ chảy tràn Quá trình thấm mơ phương trình Holtan[45]:

trong đó:

f,: cường độ thấm;

A: hệ số phụ thuộc vào độ rỗng đất, mật độ rễ cây;

GI: số phát triển thực vật, phụ thuộc vào nhiệt độ khơng khí loại cây;

fc: cường độ thấm ổn định;

Sat: độ thiếu hụt ẩm đất hàm số theo thời gian: Sai - s al, - fị.| + ft.

/, = A.GI.Si,4 + fc (1.36)

Các y ế u tơ đ ịa lý tự nhiên

Hình Sơ đồ mơ hình USDAHL

Q trình trữ, chảy tràn, chảy mặt đất thực dựa sở phương trình cân bầng nướcvà phương trình cân độ ẩm đất Dịng chảy lịng dẫn diễn tốn theo mơ hình tuyến tính Mơ hình có khả đánh giá tác động yếu tố lưu vực quy mơ trung bình đến hình thành dịng chảy

M hình HEC-1 nguyên tắc tiến hành giải thành phần:

+ Lưu vực chia thành lưu vực phận Mỗi phận lưu vực có lượng mưa tương đối đồng diễn toán riêng Lượng mưa xác định theo trung bình tỷ lệ điểm mưa công thức

x = ' - (1.37)

2 >

trong đó: Xj lượng mưa trạm đo mưa; n số trạm mưa; a hệ số tỷ lệ hay trọng số xác định từ phần diện tích khống chế trạm mưa Lượng tổn thất xác định cơng thức tính thấm Phillip [37,45] mơ hình thấm Green_Amp [37, 40] Lượng mưa hiệu xác định cách khấu trừ tổn thất theo phương pháp s c s [37, 41, 44] Hàm tập trung xác định theo đường đơn vị tổng hợp s c s , Snyder hay Clark lượng dòng chảy lưu vực

Các dòng chảy lưu vực tập hợp lại diễn toán tiếp tục xuống hạ lưu theo mơ hình Muskingum hay sóng động học Trên đoạn sơng diễn tốn bổ sung lượng dòng chảy khu lưu vực Diễn tốn liên tục dịng chảy mặt cắt khống chế Mơ hình HEC-1 có khả mơ đường trình lưu vực việc tối ưu hố mơ hình xét đoạn nhỏ mà không tối ưu đồng thời thơng số tồn hệ thống

Như vậy, xây dựng mơ hình mưa - dịng chảy, thơng thường cần đề cập giải vấn đề sau đây:

- Vấn đề tổn thất dòng chảy: tổn thất thảm thực vật, tích đọng mặt lưu vực, thấm, bốc hơi, yếu tố ảnh hưởng đến trình thấm, bốc hơi, cách xét tác động độ ẩm ban đầu

- Xây dựng cấu trúc tầng cấu trúc khơng gian mơ hình: sở phân tích chế hình thành dịng chảy, lựa chọn thành phần dịng chảy dịng chảy mặt, dịng chảy ngầm dòng chảy mặt, dòng chảy sát mặt, dòng chảy ngầm sau xây dựng sơ đồ liên kết thành phần dòng chảy

- Vấn đề diễn tốn dịng chảy: Cần lựa chọn số phương pháp diễn tốn dịng chảy phương pháp thích hợp với cấu trúc mơ hình Đối với lớp mơ hình nhận thức, cách xử lý khác phương trình lượng trữ thường chọn để diễn tốn đồng thời cho dịng chảy mặt, dòng chảy sát mặt dòng chảy ngầm

1.4 MỘT SƠ KẾT QUẢ ÚNG DỤNG MƠ HÌNH TỐN THUỶ VĂN Ở VỆT NAM

Ngày việc dự báo lũ, đánh giá ảnh hưởng việc sử dụng, khai thác bề mặt lưu vực việc áp dụng mõ hình tốn thuỷ vãn vào việc khơi phục, kéo dài xử lý số' liệu ngày rộng rãi Đối với vùng nghiên cứu việc sử dụng mơ hình tốn cịn coi cơng cụ để tính tốn

Mơ hình toán khai thác sử dụng sớm nhất, từ năm 1980, mơ hình SSAR

trong lĩnh vực thuỷ văn cơng trình sau việc cảnh báo, dự báo lũ đồng châu thổ sơng Cửu Long Mơ hình áp dụng để dự báo lũ cho hộ thống sông Hồng Thái Bình đồng Bắc Bộ cho kết khả quan [16]

Mơ hình TANK sử dụng vào cuối thập kỷ 80 kỷ XX Việt Nam Sử dụng mơ hình TANK đa dạng, thành tựu đạt lĩnh vực khôi phục bổ sung số liệu, tình trạng phổ biến nghiên cứu thuỷ văn nước ta Mơ hình sử dụng đơn giản, có ý nghĩa vật lý trực quan, thích hợp với sông suối vừa nhỏ [1, 28]

Trong lĩnh vực dự báo, phương pháp ứng dụng trước phương pháp Kalinhin - Miuliacốp [13] phương pháp tính dịng chảy đoạn sơng có gia nhập khu [18], mơ hình HMC [1, 9, 43], phương pháp đường đơn vị, đẳng thời [13, 22] với việc sử dụng mơ hình SSAR, TANK [9,13, 22] mơ hình NAM [ 19, 28] SMART, USDAHL, sc s [27, 37, 41] triển khai nghiên cứu có kết tốt ban đầu đạt độ xác cho yêu cầu quy hoạch

Cùng với phát triển hệ thông tin địa lý, công nghệ GIS dần chiếm lĩnh ứng dụng việc nhận thông tin từ bề mặt lưu vực góp phần thúc đẩy cống trình nghiên cứu khai thác lớp mơ hình thuỷ động lực [12, 17, 23, 45, 46]

Trong ứng dụng thực tiễn Việt Nam, nhiều mơ hình khai thác, vận dụng linh hoạt phù hợp với điều kiện số liệu Nhiều việc liên kết, tổ hợp phương pháp tính có khả đem lại hiệu cao sở tận dụng nhiều nguồn thông tin mà khơng mơ hình đơn lẻ khái quát [21]

Với mục tiêu đặt ứng dụng mơ hình tốn phục vụ quy hoạch lưu vực, đề tài lựa chọn phương pháp scs mơ hình phần tử hữu hạn sóng động học để giải tốn mơ lũ đánh gia tác động điều kiện sử dụng đất, thảm thực vật lưu vực đến dòng chảy, phục vụ cho việc tối ưu hoá quy hoạch sử dụng đất lưu vực

Chương

C CỞ LÝ TH UYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP scs VÀ MƠ HÌNH SĨNG ĐỘNG HỌ C M ỘT CHIỂU PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN

Khi mơ hình phân tích, điều kiện tự nhiên chúng, yếu tố mơ có độ dài khơng tương xứng, phương pháp mơ hình số sử dụng Các phương trình đạo hàm riêng mơ hình tốn xấp xỉ nhờ sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn phần tử hữu hạn Nhờ sử dụng xấp xỉ này, biến liên tục thay biến rời rạc mà biến rời rạc xác định điểm nút Phương pháp ví dụ, phương trình đạo hàm liên tục xác định áp suất thủy lực taị nơi miền tính tốn thay số phương trình đại số mà phương trình đại số xác định áp suất thủy tĩnh số điểm cụ thể Hệ phương trình đại sơ giải phương pháp lập ma trận

Có khác quan trọng phương pháp sai phân hữu hạn phương pháp phần tử hữu hạn quan hệ cải tiến Lợi ích lớn phương pháp phần tử hữu hạn linh động q trình giải tốn Các ứng dụng phương pháp tăng lên nhờ ưu điểm phương pháp giải phân tích bao gồm điều kiện biên không tốn mịi trường khơng đồng khơng đẳng hướng Tính linh động phương pháp phần tử hữu hạn giải toán hỗn hợp tốn vận chun có diều kiện biên biến đổi vận động dòng chảy

Trong tốn dịng chảy sườn dốc hình dung vùng phân chia thành phần tử nhỏ với đặc tính vật lý riêng, cách phần tử dịng chảy mơ tả đặc tính điểm giao Sử dụng hệ Saint - Venant vào phần tử với hệ phương trình đại số nhận từ điều kiện mà dòng chảy phải liên tục nút

chẳng hạn, dạng tự nhiên đơn giản phần tử dạng hình tam giác, làm cho miêu tả trường cách linh hoạt hơn, mắt lưới tự nhiên đơn giản phương pháp sai phân hữu hạn mạng vng hình chữ nhật, linh động Thuận lợi khác phương pháp phần tử hữu hạn công thức chuyển có tính chất trung gian mà phần tử có giá trị riêng cho tham số vật lý tham số dẫn truyền tích trữ

Để xấp xỉ lưu vực sông phần tử hữu hạn, lòng dẫn chia thành phần tử lòng dẫn sườn dốc chia thành dải tương ứng với phần tử lòng dẫn cho: dải dòng chảy xảy độc lập với dải khác có hướng vng góc với dịng chảy phần tử lòng dẫn Trong dải lại chia thành phần tử sườn dốc cho độ dốc sườn dốc phần tử tương đối đồng Việc mô lưu vực phần tử hữu hạn cho phép chuyển toán hai chiều (2D) sườn dốc thành toán chiều (1D) sườn dốc sơng Vì vậy, theo lý thuyết Bephanhi A N [32] cho phép áp dụng mơ hình sóng động học chiều cho dải sườn dốc Mơ hình sóng động học phương pháp phần tử hữu hạn đánh giá tác động việc sử dụng đất lưu vực đến dòng chảy xây dựng dựa hai phương pháp: phương pháp phần tử hữu hạn để mơ tả q trình lan truyền vật chất sườn dốc lòng dẫn phương pháp s c s để mơ tả q trình tổn thất bề mặt lưu vực [23-25]

2.1 PHƯƠNG PHÁP s c s

Cơ quan bảo vệ thổ nhưỡng Hoa Kỳ (1972) phát triển phương pháp để tính tổn thất dòng chảy từ mưa rào (gọi phương pháp SCS) [37, 41, 45] Ta thấy, trận mưa rào, độ sâu mưa hiệu dụng hay độ sâu dịng chảy trực tiếp Pe khơng vượt độ sâu mưa p Tương tự vậy, sau q trình dịng chảy bắt đầu, độ sâu nước bị cầm giữ có thực lưu vực, Fa nhỏ độ sâu nước cầm giữ có thực lưu vực, mặt khác Fa nhỏ độ sâu nước cầm giữ tiềm tối đa s (hình2.1) Đồng thời cịn có lượng Ia bị tổn thất ban đầu nên khơng sinh dịng chảy, lượng tổn thất ban đầu trước thời điểm sinh nước đọng bề mặt lưu vực Do đó, ta có lượng dòng chảy tiềm p - Ia Trong phương pháp s c s , người ta giả thiết tỉ số hai đại lượng có thực Pe Fa với tỉ số hai đại lượng tiềm p - Ị, s Vậy ta có:

^ L = ĩ i — (2.1)

5 P - K

Từ ngun lí liên tục, ta có: P = P '+ Ia +Fa

Kết hợp (2.1) (2.2) để giải p e p =

P -1 + S

(2.2)

(2.3) Đó phương trình phương pháp scs để tính độ sâu mưa hiệu dụng hay dòng chảy trực tiếp từ trận mưa rào [37]

H ình 2.1 : Các biến số có tổn thất dịng chảy phương pháp s c s

Ia - độ sâu tổn th ấ t ban đầu, Pe - độ sâu mưa hiệu dụng, Fa - độ sâu thấm liên tục, p - tổng độ sâu mưa

Qua nghiên cứu kết thực nghiệm nhiều lưu vực nhỏ, người ta xây dựng quan hệ kinh nghiệm :

la = 0,2S

(p-0.2s)2

Trên sở này, ta có : p =

p + o.ss (2.4)

Lập đồ thị quan hệ p Pe số liệu nhiều lưu vực, người ta tìm họ đường cong Để tiêu chuẩn hoá đường cong này, người ta sử dụng số hiệu đường cong, CN làm thơng số Đó số không thứ nguyên, lấy giá trị khoảng - CN <100 £)ô'i với mật không thấm mặt nước, CN = 100 ; mặt tự nhiên, CN < 100 Số hiệu đường cong s liên hệ với qua phương trình :

s = 1000

C N

10 (inch) hay = 25.4"1000

v CN 10

( m m ) (2.5)

2.2 PHÁT TRIỂN PHUƠNG PHÁP s c s

Từ công thức (2.4) thấy lập đồ thị quan hệ p p số liộu nhiều lưu vực, người ta tìm họ đường cong CN sử dụng sô' liệu cua chung lam thơng sơ Đó số khơng thứ nguyên, lấy giá trị khoảng < CN < 100 Đối với mặt không thấm mặt nước, CN = 100; mặt tự nhiên, CN < 100

Độ ẩm đất trước trận mưa xét gọi độ ẩm thời kì trước Độ ẩm phân chia thành ba nhóm: độ ẩm thời kì trước điều kiện bình thường (kí hiệu AMC II), điều kiện khô (AMC I) điều kiện ướt (AMC III) Đối với điều kiện khô (AMC I) điều kiện ướt (AMC III), số liệu đường cong tương đương suy sau:

„ 4,2CNỰI)

CN (/) = - - (2.6)

10 - ,0 V (//) v ’

- T,TS 23C/V (II)

và CN(III) = - _ —- (2 7)

10 + ,1 V (//) ■

Cho tới đây, ta tính độ sâu mưa hiệu dụng hay độ sâu dòng chảy trực tiếp trận mưa rào Bằng cách mở rộng phương pháp trên, ta có thê’ tìm phân bố theo thời gian tổn thất dòng chảy

Bàng Phân loại nhóm độ ảm thời kì trước (A M C ) tính tốn lượng tổn thất

dòng chảy phương pháp s c s

Nhóm A M C

Tổng lượng mưa ngày trước (in) M ùa không hoạt động M ùa sinh trường

I Nhỏ 0,5 Nhỏ 1,4

II 0,5 to 1,1 1,4 to 2,1

III Trên 1,1 Trẽn 2,1

Trong 30 năm trở lại đây, phương pháp sc s đã số nhà nghiên cứu sử dụng cho kết ổn định đáng tin cậy việc đánh giá dòng chảy mặt Bofu Yu [34] cho ràng, khả thấm biến đổi không gian phân bô' theo hàm số mũ, tốc độ mưa biến đổi theo thời gian phân bố theo hàm số mũ Cơ sở lý luận phương pháp s c s cho phép xác nhận tính hợp lý với việc nghiên cứu cường độ mưa khả thấm thực tế biến đổi theo thời gian không gian cách riêng biệt

rào cân băng với lượng mưa hiệu Khi cường độ mưa tăng dần, dòng chảy mưa rào tãng với khả thấm bình quân định

Việc sử dụng phổ biến có hiệu phương pháp sc s trên nhiều lưu vực nhỏ vùng nông thôn thành phô làm nảy sinh đề xuất biến đổi tốc độ mưa theo thời gian tốc độ thấm theo không gian quan trọng lưu vực nhỏ dòng chảy riêng lẻ

Tammos [50] cho rằng, mưa rơi đất chưa bão hoà thấm vào làm tăng thể tích ẩm ướt tới tận mặt cắt trở nên bão hồ, sau mưa tiếp tục thêm vào tạo thành dịng chảy bề mặt Vì Ia tổng lượng nước quy định cho dòng chảy bắt đầu, số hạng thủy văn thay đổi - nguồn - diện tích, Ia để tổng lượng nước thấm vào trứơc đủ độ bão hồ đơn vị diện tích cho chỗ đất tạo dịng chảy Do đó, cách xác để xác định tổn thất ban đầu trình thay đổi nguồn chiếm ưu cách sử dụng Ia = 0.2S thực việc sử dụng mơ hình cân nước cho đất với lượng nước hiệu nhỏ

Từ ta tính phần tổn thất từ lưu vực:

Việc xây dựng yếu tố kĩ thuật cho việc tãng nguồn nước hệ thống đê, đập, cống trình địi hỏi phải sử dụng phương pháp đơn giản xác, sử dụng phương pháp scs là giải pháp tối ưu Viện nghiên cứu rừng Vac-sa-va [31] nghiên cứu tìm giá trị CN phù hợp với điều kiện rừng Ba Lan, cụ thể rừng Kozienice Những sỏ' liệu giám sát rừng sử dụng để vẽ đồ dành cho khu rừng đồ đất từ kế hoạch quản lý đất

Mặc dù sử dụng rộng rãi, phương pháp scs bị giảm giá trị bới sự nhận thức lí thuyết thiếu xác ở Utah, người đã liên kết sỏ' đường cong s c s với diện tích bão hồ cục thấy việc sử dụng Ia = 0.2S cho tổn thất ban đầu không tạo kết tốt việc dự báo dòng mặt trừ s phụ thuộc vào tổng lượng mưa [47, 48] Ashish Pandey cộng [30] xác định dòng chảy mặt cho lưu

vực Karso, kết hợp sử dụng GIS s c s

(2.8)

(2.10)

(2.9)

trong đó: Q độ sâu dòng chảy mặt (mm); P: lượng mưa (mm); S: khả hồi phục tối đa lưu vực sau ngày mưa; Ia = 0.3S độ sâu tổn thất ban đầu (mm) (giá trị Ia sử dụng ứng với lưu vực Karso); Độ lệch tối đa tối thiểu quan sát tương ứng 28.33% 3.27%, nằm giới hạn cho phép Phương pháp áp dụng cho lưu vực khác Ấn Độ

Phương pháp s c s sử dụng để hiệu chỉnh thông số tính tốn số liệu đầu vào cho mơ hình thủy văn Lashman Nandagiri [44] triển khai áp dụng phương pháp scs vào mơ hình KREC lưu vực sông Gurpurg — huyện Dakshina Kannada - bang Kamataka — Ân Độ Mơ hình lấy số liệu đầu vào mưa lượng bốc trực tiếp từ bề mặt lưu vực để dự báo dòng chảy bề mặt Kết tốt cho độ xác cao

Do hệ thống số liệu KTTV thưa thớt, rải rác nên dẫn đến thông tin nghèo nàn, điều xem xét khắc phục việc sử dụng số liệu cách khoa học Nhiều năm gần điều thực hiện, số đề suất đưa vào bổ sung cho số liệu quy mô không gian thời gian tương ứng để ứng dụng vào mơ hình thủy văn cho hợp lí Trong nhiều trường hợp áp dụng cho lưu vực cho lưu vực khác lại sai, cần phải tạo phương pháp để ngoại suy từ số liệu sẵn có theo khơng gian thời gian Do vấn đề dự báo dòng chảy cho lưu vực hở mục đích Lashman Nandagiri [44] Trong đề cập tới việc sử dụng mơ hình thủy văn đánh giá dịng chảy đưa vào mơ hình:

+ Thơng số tối ưu hố mơ hình cân nước phạm vi lưu vực + Việc thực kiểm tra mỏ hình vật lí cân nước

+ Việc thử nghiệm cách khác để ghi lại diễn biến dòng chảy hiệu chỉnh mơ hình thủy văn

đường dịng sở tạo thành mơ hình thống ILWIS, ERDAS, đồ AutoCad sử dụng Sử dụng vệ tinh RS GIS đánh giá sư biến đổi mặt không gian yếu tố thủy lực, sử dụng làm đầu vào mơ hình [49]

Dự báo đầu thực thành công đường phân giới tốt diện tích ngầm Dự báo đầu mơ việc sử dụng số' đường cong scs Phương pháp s c s bao gồm mô tả quan hệ đất bao phủ (kiểu bao phủ, đất dùng điều kiện thủy lực) nhóm đất thủy lực số CN Số CN đại diện cho tiềm dòng mặt đất thủy lực bao phủ phức hợp

Bảng 1.2 Sự biến đổi tổn thất ban dầu lượng cầm giữ tiềm lớn dất và

điều kiện che phủ

Đ ất điều kiện che phù Q uan hệ với s

K hu vực đất đen điều kiện AMC2 AMC3 I, = 0.1S

Khu vực đất đen điều kiện AMC1 I, = 0.2S

Tất khu vực khác Ia = 0.3S

Các điều kiện ẩm kỳ trước (AMC) - AMC bảng phụ lục mà trường điều kiện dòng mặt khác điều kiện mưa tương tự Quan sát ngày điều kiện mưa sớm tùy theo mức độ xếp theo tiêu chuẩn

Bảng 1.3 Điều kiện AMC

Lớp A M C A M C (mm) Điều kiện

A M C I <35 Đất khơ có điểm sương

A M C II 35 + 52.5 Điều kiện trung bình

A M C III >52.5 Đất bão hoà, mưa nặng hạt cùa trận mưa nhỏ

2.3 PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN

Ross B.B nnk [46] dùng mô hình sóng động học phương pháp phần tử hữu hạn để dự báo ảnh hưởng việc sử dụng đất đến trình lũ Mưa vượt thấm đầu vào mơ hình Phương pháp phần tử hữu hạn số kết hợp với phương pháp số dư Galerkin sử dụng để giải hệ phương trình sóng động học dòng chảy chiều

(1969), Tong (1971) [9, 13 37-39]

Judah (1973) [9, 23, 24] tiến hành viêc phân tích dịng chảy măt phương pháp phần tử hữu hạn Tác giả sử dụng phương pháp sô dư Galerkin việc xây dựng mơ hình diễn tốn lũ thu kết thoả mãn mơ hình áp dụng cho lưu vực sông tự nhiên Tác giả cho mơ hình phần tử hữu hạn dạng gặp khó khăn lưu vực có hình học phức tạp, sử dụng đất đa dạng phân bố mưa thay đổi Phương pháp phần tử hữu hạn kết hợp với phương pháp Galerkin Al-Mashidani Taylor (1974) áp dụng để giải hệ phương trình dịng chảy mặt dạng vô hướng[51] So với phương pháp số khác, phương pháp phần tử hữu hạn coi ổn định hơn, hội tụ nhanh đòi hỏi thời gian chạy Cooley Moin (1976) [41] áp dụng phương pháp Galerkin giải phương pháp phần tử hữu hạn cho dòng chảy kênh hở thu kết tốt ảnh hưởng kỹ thuật tổng hợp thời gian khác đánh giá Phương pháp phần tử hữu hạn đặc biệt ứng dụng vào việc đánh giá ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đến dòng chảy lũ lưu vực chia thành số hữu hạn lưu vực hay phần tử Những đặc tính thuỷ văn tất phần tử thay đổi để tính toán tác động đến phản ứng thủy văn toàn hệ thống lưu vực

Desai Abel (1972) [43] kể bước phương pháp phần tử hữu hạn sau:

1 Rời rạc hoá khối liên tục: Khối liên tục, tức là hệ thống vật lý nghiên cứu

được chia thành hộ thống tương đương gồm phần tử hữu hạn Việc rời rạc hoá thực trình cân nhắc số lượng, kích thước cách xếp phần tử hữu hạn có liên quan đến chúng Dù cần xác định phần tử cho bảo toàn tính chất đồng thủy văn phần tử Tính chất đồng thuỷ lực mục tiêu cần xem xét tạo lưới Có thê sử dụng số lượng lớn phần tử, số lượng phần tử thường hạn chế • điều kiện ràng buộc thời gian kinh phí

Một lưu vực giả thuyết sử dụng để minh hoạ cho trình Lưu vực bao gồm dịng nhánh lớn Cả hai nhánh đưa vào sơ đồ dòng chảy Ba lưu vực hay bãi dòng chảy mặt xác định Ngồi ba kênh xác định Dù vậy, số lượng bãi dịng chảy bề mặt hay kênh xác định có sơ liệu mặt cắt ngang kênh

nhất chia kênh thành số lượng đoạn thích hợp Từ nút phần tử kênh kẻ các đường phía ngồi làm ranh giới lưu vực thành phần tử kênh Trong trường hợp có lưu vưc thực tế đồ địa hình khu vực cung cấp sở cho việc vạch ranh giới Các đường xác định dải địng chảy mặt diễn cách độc lập với dải khác theo hướng vng góc với dòng chảy phần tử kênh Khái niệm cho phép sử dụng việc phân tích chiều Các phần tử bổ sung hình thành cách vẽ đường song song với phần tử kênh, cách chia dải thành hệ thống phần tử

Xét bãi dòng chảy mặt thứ nhất, trình giải trình phân tích phần tử hữu hạn cho dải với mưa vượt thấm đầu vào để tìm dịng chảy mặt chảy vào kênh dẫn Sau phân tích phần tử hữu hạn cho kênh dẫn thực tương tự với dải dòng chảy mặt riêng lẻ để tìm lưu lượng kênh dẫn vị trí nút phần tử kênh Q trình lặp lại cho bãi dòng chảy lại để tìm trình lưu lượng nút hạ lưu toàn lưu vực Việc đánh số phần tử bãi dòng chảy xác phần tử, dải bãi dịng chảy

2.Lựa chọn mơ hình biến số trường: Bước bao gồm việc lựa chọn mẫu giả định biến trường phần tử gán nút cho phần tử Các hàm số mô xấp xỉ phân bố biến trường phần tử hữu hạn phương trình thủy động học liên tục động lượng Hệ phương trình chứng tỏ áp dụng cho dòng chảy mặt dịng chảy kênh

Phương trình liên tục:

Q + * - q = (2.11)

ả c đ

Phương trình động lượng

trong đó: Q - Lưu lượng bãi dịng chảy mặt kênh; q - dòng chảy bổ sung ngang đơn vị chiều dài bãi dịng chay (mưa vượt thâm đơi VỚI bãi

dòng chảy mặt và đầu dòng chảy mặt kênh dẫn); A- Diện tích dòng chảy bãi dòng chảy mặt kênh dẫn; X- khoảng cách theo

(2.12)

hướng dòng chảy; t thời gian; g gia tốc trọng trường; s độ dốc đáy bãi dòng chảy Sf độ dốc ma sát; y độ sâu dòng chảy

Việc xấp xỉ sóng động học áp dụng phương trình động lượng Đó lựa chọn tốt điều kiện biên điểu kiện ban đầu cần áp dụng phương trình liên tục Tính đăn q trình nói đến nhiều tài liệu (Lighthill Witham, 1955; Woolhiser Liggett, 1967) [1,13, 43]

Việc xấp xỉ động học đòi hỏi cân lực trọng trường quán tính phương trình động lượng dịng chảy hàm số phụ vào độ sâu Do phương trình động lượng rút gọn dạng:

S = Sf (2.13)

Phương trình (2.11) biểu diễn dạng phương trình dịng chảy phương trình Chezy Manning Phương trình Manning chọn cho việc giải này:

Q = - R 2nS ' l2A (2.14)

n

trong đó: R - bán kính thuỷ lực (diện tích/chu vi ướt); n- hệ số nhám Manning.

Sau xấp xỉ sóng động học lại hai biến trường cần xác định A Q Cả hai đại lượng có hướng, áp dụng sơ đồ chiều Khi biểu diễn dạng ẩn điểm nút, A Q coi phân bố

trong phần tử theo X sau:

A(x,t) ~A* (x,t) = Ỳ Ni (') = M (2-15) Í=1

Q(x,t)*Q'(x,t)= Ỳ N M Q i(t) = [N]{Q} (2.16)

i=l

trong đó: Ai(t) - diện tích, hàm số phụ thuộc vào thời gian; Qi(t) - lưu lượng, hàm số phụ thuộc vào thời gian; Ni(x) - hàm số nội suy; n - số lượng nút phần tử

Đối với phần tử đường chiều, n = và:

A* (x,t) = N,(x) A;(t) + N,+l(x)A,+l(í) (2.17)

Q ' ( x , t ) = N , ( x ) Q i( t ) + N i+l( x ) Q i + l ( t ) (2 )

trong đó: N, (x) = ^ và /v,+l (*) = với -V e (xi, xi+1)

' A-V; Ax(

giữa toạ độ tong the địa phương hay tự nhiên Các hàm nội suy phần tử đường bàn luận tương đối kỹ nhiều viết phần tử hữu hạn (Desai Abel, 1972; Huebner, 1975)[1,2 ,2 -2 ]

3.Tìm hệ phương trình phấn tử hữu hạn: Việc tìm phương trình phần tử hữu hạn bao gồm việc xây dựng hệ phương trình đại số từ tập hợp phương trình vi phân Có bốn quy trình thường sử dụng phương pháp trực tiếp, phương pháp cân lượng, phương pháp biến thiên phương pháp sơ dư có trọng số Phương pháp sơ dư có trọng sỏ Galerkin dùng để thiết lập phương trình chứng tỏ phương pháp tốt đối vói tốn dịng chảy mật (Judah,

1973; Taylor nnk, 1974)[51]

Phương pháp Galerkin cho tích phân:

I)

D: khối chứa phần tử R: số dư gán trọng số hàm nội suy N;

Do phương trình (2.18) viết cho tồn khơng gian nghiệm nên áp dụng cho phần tử đây, hàm thử nghiệm thay vào phương trình (2.18) lấy tích phân theo phần tử khơng gian :

trong đó: NE : sơ' phần tử phạm vi tính tốn À : đạo hàm theo thời gian của A Dc : phạm vi phần tử

Xét riêng phần tử, phương trình (2.19) trở thành:

(2.18)

(2.19)

(2.20)

' r * , - X Õ

X , * - x \ Ô x

x ĩ - x \ x - x j

x t dx = - ị

X , ( * - * )

Tương tự, lấy tích phân cua tất sô hạng khác, cuối nhận được: V đ t , \

ị N ^ y {Q ) =

}(w, N Jỳ x ị À ) = íix

*ì

2

2

{ổ}= /?y/Q /

1^1 = [FjJỊA*Ị

x ĩ

j /V íửợ = Axợ j|

2

2

2 12 J

Kết hợp ba số hạng cho phương trình phần tử hữu hạn tuyến tính:

[F J I À }+[Fọ]{Qì - qíFJ = (2.22)

Nếu đạo hàm diện tích theo thời gian lấy xấp xỉ dạng: À (t) = [A(t+At) - A(t)]/At phương trình (2.22) trở thành:

~ [ F J ÍAỊt+đt - - [F J (Ait +ÍFq](QIi - q(FqJuầt = (2.23)

A/ A/

Hệ phương trình thiết lập cho lưới phần tử hữu hạn gồm n phần tử thiết lập cho bao hàm toàn số phần tử đây, dải diễn toán cách độc lập nên phương trình tổng hợp cần phải viết cho dải kênh dẫn

4 Giải hệ phương trình cho véc tơ biến trường nút Hệ phương trình phần tử hữu hạn (2.23) với ẩn số biến nút giải phương pháp khử Gauss Hệ phương trình phi tuyến cần phải giải thơng qua bước lặp Các điều kiện ban đầu làm hệ phương trình trở nên đơn giản Ví dụ dải chứa n phần tử tuyến tính n+1 nút, bãi dịng chảy sườn dốc kênh thời điểm t = 0, có vài số hạng bàng Phương trình phần tử hữu hạn trở thành:

— [FJ{AỊ',* = lfql

A t (2.24)

Sau giải đồng thời hộ phương trình tìm ẩn {A }, phương trình Manning sử dụng đe tìm ẩn {Q } Điều kiện biên làm đơn giản hố việc giải hệ phương trình lưu lượng thcri điểm biên nút dải kênh dẫn Có ngoại lệ trường hợp tương tự bãi dòng chảy sườn dốc kênh dẫn lưu lượng thời điểm t nút kênh thứ tổng lưu lượng nút kênh khác Các giá trị A Q tìm bước thời gian đưa vào phương trình phần tử hữu hạn để tìm giá trị A, Q bước thời gian Các giá trị {A}t+At, {Q}t+At bước thời gian tính tốn trở thành giá trị (AỊt (Q}t bước thời gian tính tốn Quá trình thực tìm kết cần thiết 5 Tổng hợp hệ phương trình đại sơ' cho tồn miền tính tốn: Hệ phương trình thiết lập cho lưới phần tử hữu hạn gồm n phần tử thiết lập cho bao hàm tồn số phần tử đây, dải diễn toán cách độc lập nên phương trình tổng hợp cần phải viết cho dải kênh dẫn Quá trình tổng hợp hệ phương trình cho n phần tử tuyến tính với (n+1) nút thực cơng trình [23]

Một cách tiệm cận khác để giải tốn số liệu địa hình lịng dẫn thiếu Khi cần thiết tiến hành số thủ thuật để thay biến A Q Phương trình Manning viết lại là:

(2.25)

Viết dạng tổng quát

npzrđ ì _ n

0 Đăt —— - =a 01/2 => A= ữQ

Trong phương trình Manning p - 0.6 Khi có thê v iê t:

(2.26)

Đặt aPổp_l = ỊJ, phương trình (2.26) trở thành:

(2.28) Đặt Q = ^(Ô )+A, + Q„), phương trình (2.28) trở thành:

(2.29) Phương trình (2.29) giải phụ thuộc vào lưu lượng

Số liệu đo đạc dòng chảy từ bãi dòng chảy sườn dốc Crawford Linsley (1966)[41j sử dụng để kiểm tra tính đắn chương trình diễn tốn lũ địng chảy sườn dốc Phương pháp xấp xỉ phần tử hữu hạn cho kết thoả mãn việc lấy hệ số Manning biến đổi theo độ sâu cịn cho kết tốt Mơ hình cịn áp dụng cho lưu vực lớn tự nhiên (Ross, 1975) Các phép kiểm tra hội tụ, tính ổn định ảnh hướng của việc phân bố lưới khác đến dịng chảy lũ xét đến (Ross, 1975)[46]

2.4 NHẬN XÉT VỀ KHẢ NĂNG s DỤNG MƠ HÌNH

Với giả thiết mơ hình phần tử hữu hạn sóng động học chia lưu vực thành phần tử chi tiết, tính tốn mơ dịng chảy sinh từ mưa ứng với phần tử lưu vực, thông qua việc áp dụng mơ hình sóng động học chiều Mưa hiệu lưu vực tính thơng qua phương pháp scs, phương pháp có tính đến tổn thất ban đầu cường độ thấm liên tục độ ẩm trước lũ nên việc tính mưa hiệu theo phương pháp tương đối xác Việc kết hợp mỏ hình phần tử hữu hạn sóng động học với phương pháp tính tổn thất thấm scs sẽ cho kết mơ xác Hiện với công nghệ GIS việc chia lưu vực thành phần tử xác định thông số lưu vực có thuận lợi, song cóng nghệ bước đầu đươc đưa vào ứng dụng thuỷ văn nước ta ban sừ dụng đồ chuyên ngành, chưa sử dụng tiêu chi s c s vạy viẹc nhạn thong sỏ tư phản

tử cịn gặp khó khăn Tuy nhiên với ưu điểm nó, nên chúng tơi mạnh dạn lựa chọn mơ hình sóng động học phương pháp phần tử hữu hạn kết hợp với phương pháp scs đê mơ q trình tổn thất phát triển dòng chảy bề mặt lưu vực [24] lịng dẫn, qua bước đầu đánh giá tác động việc sử dụng đất đến dòng chảy lưu vực sơng ngịi Chương trình bày cụ thể số kết thực ý tưởng cho lưu vực sông Vệ - trạm An Chỉ, tỉnh Quảng Ngãi

HIỆU CHỈNH PHƯƠNG PHÁP s c s VÀ ÁP DỤNG MƠ HÌNH SĨNG ĐỘNG HỌC MỘT CHIỂU PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN ĐỂ MÔ PHỎNG LỮ

VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNGCỦA VIỆC sử DỤNG ĐẤT TRÊN Lưu v ự c

SÔNG VỆ - TRẠM AN CHỈ

3.1 ĐlỀư KIỆN ĐỊA LÝ TựNHIÊN LUƯ v ự c SÔNG VỆ -TRẠM AN CHỈ 3.1.1 Vị trí địa lý

Sông Vệ bắt nguồn từ vùng núi cao Trường Sơn, có toạ độ địa lý 14°32 25" vĩ bắc, 108°37’4” kinh đơng, vị trí trạm An Chỉ có toạ độ 14°58’15” 108n47 36 ' kinh đông; sông Vệ nằm gọn tỉnh Quảng Ngãi, phía bắc phía tây giáp với sơng Trà Khúc, phía nam giáp tỉnh Bình Định phía đơng giáp biển (Hình 3.4) [6]

3.1.2 Địa hình

Nằm sườn phía đơng dãy Trường Sơn, tỉnh Quảng Ngãi có địa hình phức tạp, gồm miền núi, trung du đồng với nhiều nhánh núi từ dãy Trường Sơn chạy tận vùng đồng ven biển, tạo nên thung lũng chạy theo hướng tây nam - đơng bắc Địa hình nói chung lưu vực có độ cao trung bình biến động từ 100 - lOOOm, có đỉnh núi cao 1000 m; địa hình dốc, có xu thấp dần theo hướng tây nam - đông bắc tây - đông.Vùng trung du gồm đồi núi thấp, nhấp nhô, độ cao 100 - 500 m, độ dốc địa hình cịn tương đối lớn Vùng đồng bàng nằm hạ lưu dịng sơng, nhìn chung địa hình khơng phẳng, độ cao khoảng 100 m (Hình 3.1) [3]

3.1.3 Địa chất, thổ nhưỡng

Địa chất vùng nghiên cứu bao gồm nhiều cấu trúc địa chất với chế độ kiến tạo, thành phần thạch học khác Đặc điểm sống ngòi, chế độ thủy văn vùng nghiên cứu phụ thuộc phần quan trọng vào đặc điểm địa chất, việc nghiên cứu đặc điểm kiến tạo thành phần thạch học lưu vực sơng góp phần tích cực biệc xác định nguyên nhân lũ lụt vùng [7] Sau sơ đặc điẽm địa chất lưu vực sông Vệ - trạm An Chỉ Thành phần đất đá bao gồm: granulit mafic gơnai granat, cordierit, hypersten, đá gơnai, đá phiên amphibol biotit amphibotit, migmatit, đá xâm nhập granit, granodiorit migmatit (phức hệ Chu Lai- Ba Tơ y2cb) Thành tạo Đệ tứ lưu vực gồm: Đệ tứ không phán chia (aQ): cuội, cát bột phân bố dọc thung lũng sông hỗn hợp cuội, sỏi dãm cát, bột (adpQ) Tây Nam Đức Phổ Phần lại lưu vực thành tạo cát bột có nguồn gốc biển (mQm, vmQm2"\ mvQIV''2)

Hình 3.1 Bản đồ địa hình lưu vực sơng Vộ - trạm An Chỉ

108’ 36' 108 ° 48'

Hình 3.2 Bản đồ trạng sử dụng đất lưu vực sông Vệ - trạm An Chỉ

Tinh hình tho nhưỡng: Đất lưu vực đa dạng, gồm nhóm đất vùng đơi nui co cac loại đất đất đỏ vàng đá biến chất đất sét, chiếm phần lớn diộn tích, vung đơng băng có loại đất như: cát, đất phù sa, đất xám đất đỏ vàng Đất xam đất xám bạc màu nằm vùng cao, đất đen, đất đỏ vàng loại đất phân bô rộng rãi miền núi, thành phần giới nhẹ, thích hợp để trồng loại cơng nghiệp [5] (Hình 3.2)

3.1.4 Lớp phủ thực vật

Rừng tự nhiên lưu vực cịn ít, chủ yếu loại rừng trung bình rừng nghèo, phần lớn phân bố núi cao [15] Vùng núi cao có nhiều lâm thổ sản quý Vùng đồi núi rừng, đại phận đồi núi trọc đất trồng cơng nghiệp, cày bụi, ngồi vùng hạ lưu có đất trồng nương rẫy xen dân cư [4] Với độ che phủ loại rừng trình bày bảng 3.1

Bảng 3.1 Lớp phủ thực vật theo mức độ che tán tỷ lệ % so với lưu vực [7]

STT Loại hình lớp phủ Tỷ lệ % so với diện tích lưu vực

Mức dộ tán che (%)

1 Rừng rậm thường xanh rộng nhiệt đới

gió m ùa bị tác động 12.27 -

2 Rừng thưa rụng trảng bụi có

gỗ rải rác 50.50 u> o •1* o

3 Cây trổng nơng nghiệp ngắn ngày 37.23 <

3.1.5 Khí hậu

Trong mùa hè, lưu vực chịu ảnh hưởng luồng khơng khí nhiệt đới Ấn Độ Dương, khơng khí xích đạo tín phong mùa hè - luồng khơng khí nhiệt đới từ Thái Bình Dương thổi tới Luồng khơng khí xích đạo có đặc tính nóng, ẩm, Luồng khơng p khí nhiệt đới từ Thái Bình dương dịu mát ẩm Luồng khơng khí nhiệt đới từ Ân Độ Dương thổi tới nước ta vào đầu mùa hè, có đặc tính nóng ẩm, gây mưa vào

đầu mùa hè - mưa tiểu mãn Đặc biệt luồng khơng khí vượt qua dãy Trường Sơn, hiệu ứng “phơn” trở nên nóng khơ - gió mùa Tây Nam Song, thân luồng khơng khí gây mưa có nhiễu động thời tiết bão, áp thấp nhiệt đới, dải hội tụ nhiệt đới frôn lạnh [7]

Tình hình tho nhưỡng: Đất lưu vực đa dạng, gồm nhóm đất ở vùng đồi núi có loại đất đất đỏ vàng đá biến chất đất sét, chiếm phần lớn diộn tích, vùng đồng có loại đất như: cát, đất phù sa, đất xám đất đỏ vàng Đất xám đất xám bạc màu nằm vùng cao, đất đen, đất đỏ vàng loại đất phân bố rộng rãi miền núi, thành phần giới nhẹ, thích hợp để trồng loại cơng nghiệp [5] (Hình 3.2)

3.1.4 Lớp phủ thực vật

Rừng tự nhiên lưu vực cịn ít, chủ yếu loại rừng trung bình rừng nghèo, phần lớn phân bố núi cao [15] Vùng núi cao có nhiều lâm thổ sản quý Vùng đồi núi cịn rừng, đại phận đồi núi trọc đất trồng công nghiệp, bụi, ngồi vùng hạ lưu có đất trồng nương rẫy xen dân cư [4] Với độ che phủ loại rừng trình bày bảng 3.1

Bảng 3.1 Lớp phủ thực vật theo mức độ che tán tỷ lệ % so với lưu vực [7]

STT Loại hình lớp phù Tỷ lệ % so với diện tích lưu vực

Mức độ tán che (%)

1 Rừng rậm thường xanh rộng nhiệt đới

gió m ùa bị tác động 12.27 70 + 90

2 Rừng thưa rụng trảng bụi có

gỗ rải rác 50.50 u> o o

3 Cây trồng nông nghiệp ngắn ngày 37.23 <

3.1.5 K hí hậu

Trong mùa hè, lưu vực chịu ảnh hưởng luồng khống khí nhiệt đới Ân Độ Dương, khơng khí xích đạo tín phong mùa hè - luồng khơng khí nhiệt đới từ Thái Bình Dương thổi tới Luồng khơng khí xích đạo có đặc tính nóng, ẩm Luồng khơng khí nhiệt đới từ Thái Bình dương dịu mát ẩm Luồng khơng khí nhiệt đới từ Ấn Độ Dương thổi tới nước ta vào đầu mùa hè, có đặc tính nóng ẩm, gây mưa vào đầu mùa hè - mưa tiểu mãn Đạc biệt luồng khơng khí vượt qua dãy Trường Sơn hiệu ứng “phơn” trở nên nóng khơ - gió mùa Tây Nam Song, thân luồng khơng khí có thê gây mưa co nhieu đọng thơi tiet bao, áp thấp nhiệt đới, dải hội tụ nhiệt đới frôn lạnh [7]

108* 36' 108* 48'

>

Chú giải

Câv cóng nghiệp ugau vụ xen dãn cư Rừng tụ nhiêa rộng xauh thưa Rừng tự nhiên rộng xauh trimg bình H Rừng tự nhiên rộng xanh

Đất trổng c ó cày bụi ưe nứa Đất trông có gồ rải rác Nươug ràv xeo đân cư

Rừug tự uhiéa (lày

Gió: Hàng năm có hai mùa gió chính: gió mùa đơng bắc gió mùa tây nam. Tuy theo điêu kiện đìa hình mà gió thịnh hành mùa có khác nơi Tuy mùa đơng, hướng gió hướng bắc, tây bắc đơng bắc; cịn mùa hạ, chủ yếu gió tây nam đơng nam

Nhiệt độ khơng khí: Nhiệt độ khơng khí trung bình năm biến đổi phạm vi từ 200C - 220 c vùng núi cao (> 500 m) đến 250C - 26 o c vùng đồng ven \ / biển

Độ ẩm không khí: Độ ẩm khơng khí tuyệt đối trung bình năm từ 23,6 mb, mùa hạ, độ ẩm tuyệt đối trung bình tháng từ 28 - 31 mb thung lũng đồng bằng, mùa đống, độ ẩm tuyệt đối trung bình tháng khoảng -2 mb, thấp vào tháng I đạt khoảng 19 - 22,5 mb

Bốc hơi: Lượng bốc trung bình năm (đo ống Piche) biến đổi phạm vi từ 640 mm đến 900 mm

Mưa: Lượng mưa trung bình hàng năm lưu vực biến động mạnh theo không gian, nơi mưa nhiều đạt tới 3600 mm cịn nơi mưa khoảng 1600 mm Chế độ mưa năm hình thành hai mùa rõ rệt: mùa mưa mùa khô Mùa mưa bắt đầu muộn, thường từ tháng IX kéo dài đến tháng XII Lượng mưa tháng mùa mưa chiếm khoảng 65% - 85% tổng lượng mưa năm Mùa khô kéo dài tới tháng có tổng lượng mưa chiếm 15% - 35% tổng lượng mưa năm

3.1.6 Mạng lưới sơng si tình hình nghiên cứu thủy văn

So với hệ thống sông khác dải dun hải Nam Trung sơng Vệ thuộc loại nhỏ, nằm trọn tỉnh Quảng Ngãi lưu vực có tổng diện tích 1260km2 Dịng sơng dài 91 km bắt nguồn từ Nước Vo độ cao 1070m đổ biển Đông Long Khê Mật độ sông suối lun vực đạt cao 0,79km/km2 tương ứng với tổng chiều dài tồn sơng suối 995km Nằm dải ven biển, phần diện tích đồi ► núi chiếm diện tích nhỏ nên độ cao bình quân lưu vực đạt 170m Độ dốc bình quân lưu vực đạt 19,9% Hệ số uốn khúc dịng khơng cao 1,3 Phần thượng lưu trung lưu dài khoảng 60 km, dòng chảy nhỏ hẹp, tương đối thảng Phần hạ lưu từ Nghĩa Hành đến cửa sơng Lịng Sơng mở rộng Có nhiều đồi núi sót dải cồn cát ven biển nên mạng lưới sông vùng hạ lưu phát tnên chãng chịt [5,7]

lưu vực sông Vệ - trạm An Chỉ

Hệ thống sông Vệ có phụ lưu cấp I có chiều dài lớn lOkm phát triển mạnh bờ trái Diện tích bờ trái lớn gấp 1,63 lần diện tích bờ phải, tồn chiều

dài sơng suối bờ trái lớn gấp 3,5 lần bờ phải Hệ số không cân lưới sông tới 3,5 hệ số không đối xứng đạt 0,24

Mùa lũ lưu vực sông Vệ thường kéo dài tháng, tháng X đến tháng XII chiếm khoảng 70.6% tổng lượng dịng chảy năm Mơ đun dòng chảy mùa lũ M,jj = 1/s.km2 so với toàn lãnh thổ Việt Nam vùng có trị sơ' dịng chảy lũ lớn Mùa kiệt lưu vực sông Vệ thường kéo dài tháng, tháng I đến tháng IX chiếm khoảng 29.4% tổng lượng dịng chảy năm [14]

Có thể thấy với khả điềi tiết lưu vực nên dạng lưu vực hình lơng chim mức độ tập trung nước lưu vực sông Vệ lớn, khả điều tiết dòng chảy lưu vực Lưu vực sơng Vệ với vị trí địa lý đón gió thuận lợi nên hàng năm lượng mưa mang đến lưu vực phong phú đạt 2476 mm Lượng mưa có xu tăng dần từ Đơng sang Tây độ cao địa hình, phần thượng nguồn vùng núi lượng mưa đạt tới 3000 mm phần hạ du vùng đồng lượng mưa đạt 2000 mm Với lượng mưa lớn nên trung bình năm lưu vực sơng Vệ xuất từ đến trận lũ, phụ thuộc vào đợt mưa lớn năm trận lũ thường gắn liền với ngập lụt vùng hạ du lượng mưa lớn diện rộng [7, 26] 3.2 MÔ PHỎNG LŨ TRÊN LIẮJ vự c SÔNG VỆ TRẠM AN CHỈ BẰNG MƠ HÌNH SĨNG ĐỘNG HỌC MỘT CHIỀU PHƯƠNG PHÁP PHAN TỬHŨU h n v scs

3.2.1 Thu thập và xử lý sô liệu

Mưa: Tài liệu thu thập lượng mưa gồm có 15 trận mưa gây lũ lớn tiêu biểu từ năm 1998 đến 2003 Trung tâm Tư liệu Quốc Gia - Bộ Tài nguyên Môi trường cung cấp, cụ thể:

Năm 1998 1999 2000 2001 2002 2003

Số trận lũ 3

Thời gian trận mưa đơn trung bình khoảng ngày đo trạm Ba Tơ Dòng chảy: Số liệu thu thập giá trị lưu lượng cửa (trạm An Chỉ) theo tương ứng với thời gian trận mưa

hố truy xuất dễ dàng qua phần mềm GIS thông dụng

File số liệu dùng cho chương trình tính lập theo mơ hình sóng động học chiều phương pháp phần tử hữu hạn phương pháp s c s xử lý sau:

- Tài liệu mưa: Mưa ban đầu cung cấp giá trị mưa theo giờ, luỹ tích

- Tài liệu dịng chảy: Dịng chảy ứng vói trích để so sánh với dịng chảy mơ chạy mơ hình để ổn định thơng số

X lý tài liệu mặt đệm: Lưu vực sơng Vệ chia thành lưới tính theo phương pháp phần tử hữu hạn gồm đoạn sông, dải lưu vực phần tử nguyên tắc phân tích tính đồng độ dốc sườn hướng dịng chảy qua đồ địa hình đồ mạng lưới thủy văn , đồ độ dốc lưu vực

Phăn đoạn sông: Từ đồ mạng lưới sông phân chia sông Vệ thành đoạn sông con, đoạn sông đánh dấu theo thứ tự từ I đến VII Các lưu vực nhỏ ứng với đoạn sông thể đồng khả tập trung nước

Phân chia dải dòng chảy: Sau phân lưu vực thành đoạn sông ta tiến hành chia đoạn sông thành dải, cho dải dòng chảy xảy độc lập với dải khác có hướng vng góc với hướng dịng chảy lịng dẫn phần tử lòng dẫn Số thứ tự dải đánh số tăng dần từ thượng lưu hạ lưu đoạn sông, sau phân dải số dải ứng với đoạn sơng

Phân chia phần tử toàn liùi vực: Từ dải đoạn sông bảng ta tiến hành chia dải thành phần tử sườn dốc cho độ dốc sườn dốc phần tử tương đối đồng Theo nguyên lý lưu vực sơng Vệ đến trạm An Chỉ ta chia 83 phần tử Khi có phần tử ta tiến hành áp phần tử vào đồ độ dốc, đồ sử dụng đất đồ rừng, thu thơng số phần tử

Tính độ dốc trung bình phần tử: tính độ dốc trung bình trọng số phần tử, cách đo diện tích loại độ dốc ứng phần tử dùng cơng thức tính trung bình có trọng số diện tích áp dụng cho tất phần tử Cơng đoạn tính tốn xử lý phần mềm MAPINFO EXCEL

108° 48'

108 6' 8° 8'

Hình 3.5 Bản đồ độ dốc lưu vực sông Vệ - trạm An Chỉ

Hình 3.6 Sa đồ phân đoạn sơng lưu vực sơng Vệ - trạm An Chỉ

Hình 3.7 Sơ dồ lưới phẩn tử lưu vực sông Vệ - trạm An Chỉ

Tính chiều dài độ dốc đoạn lòng dẫn: Dựa vào đồ địa hình đồ mạng lưới sơng suối để xác định chiều dài đoạn lòng dẫn dải, xác định cao độ đầu cuối dải sau tính độ dốc trung bình lịng dẫn

Tính hệ s ố nhám phần tử: Từ đồ rừng ta xác định loại rừng ưa bảng lấy hệ sô' nhám phần tử Hệ sô' nhám lấy 0,4 thảm phủ lấy gỗ; 0,35 vườn cây; 0,3 vùng trồng cỏ; 0,25 vùng dân cư 0,02 vùng không thấm nước

Tìm hệ SỐCN phần tủr Từ đồ sử dụng đất tra bảng lấy tham số' CN cho loại sử dụng đất phần tử tính theo cơng thức trung bình trọng số diện tích xác định CN trung bình phần tử

Ngồi cịn thơng số khác file số liệu đầu vào cho mỏ sai số cho phép (1 5), bước lặp (100), chiều rộng đoạn lòng dẫn nằm khoảng (30 - 170m), hệ số dốc mái kênh (1.5), hệ sô' nhám lòng dẫn ( x c đ ịn h th e o

giả định nằm khoảng 0.03 - 0.1), cho tối ưu hố thơng số ứng với trận lũ để tìm thơng số cho lưu vực sông Vệ

Mô tả đoạn file s ố liệu đầu vào

7 0.0001 10 12 66 100 l(So doan song, sai so tinh, thoi gian hoi tu, so thoi doan tinh, thoi gian du bao, vong lap, phuong an tinh)

66 (So thoi 334.6

0 12 18 24 30 36 42 48 54 60

doan mưa)

0 85 205.4 291.5 324.4 332.7 333.9 334.4 334.4 334.6 334.6 (Luong mua luy tich)

(Các giá trị thông số cho chương trinh) 6 So dai cua doan song thu nhat

0 So doan song nhap luu

30 35 40 45 50 55 Chieu rong cua song ung voi dai 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 cac gia tri doc mai kenh tung dai 2600 6500 3200 3800 3500 2000 chieu dai doan long dan

0.115 0.061 0.031 0.014 0.009 0.008 doc doan long dan

1 1 1 So phan tu dai ben trai cua long dan

1 2 2 So phan tu dai ben phai cua long dan

0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 He so nham song

(Các giá trị thông sô' chung cho đoạn sông thứ nhất) 3539.6 cac gia tri chieu rong ben trai cua phan tu thuoc dai 3439.3 cac gia tri chieu rong ben phai cua phan tu thuoc dai 2100 cac gia tri chieu dai ben trai cua phan tu thuoc dai 2400 cac gia tri chieu dai ben phai cua phan tu thuoc dai 0.35 cac gia tri he so nham ben trai cua phan tu thuoc dai 0.35 cac gia tri he so nham ben phai cua phan tu thuoc dai 38.25 cac gia tri chi so CN ben trai cua cac phan tu thuoc dai 38.25 cac gia tri chi so CN ben phai cua cac phan tu thuoc dai 0.0886 cac gia tri doc ben trai cua cac phan tu thuoc dai 0.0959 cac gia tri doc ben phai cua cac phan tu thuoc dai

Kết thúc số liệu dải thứ đoạn sông thứ tiếp tục nhập cho dải kết thúc doạn sông thứ Cứ tiếp tục với đoạn sông đoạn sông thứ

3.2.2 Chương trình tính

Sơ đồ khối

Sai

K ẾT THÚC

Sử dụng chương trình tính để mơ cho 15 trận lũ, xác lập thông số cho lưu vực sồng Vệ trạm An Chỉ

Đánh giá sai số: Theo tiêu chuẩn tổ chức Khí tượng giới (WMO) độ hữu hiệu đánh giá qua tiêu R2 xác định sau:

R = ^ — 2— 100% (3 )

Với:

F = t ( Q , - Q j F ỉ = ỵ ( Q u - Q j J (3 )

(=1 Í= I

trong đó: Qiđ: lưu lượng thực đo; Qit: lưu lượng tính tốn; Qdlb: lưu lượng thực đo trung bình thời kỳ tính tốn; N: tổng số điểm quan hệ lưu lượng thực đo tính tốn

Tiêu chuẩn đánh sau:

40 + 65% d t

6 % -ỉ-8 % k h ả > 85% tố t

R2 =

Kết đánh giá mô 15 trận lũ trình bày bảng 3.2

Bảng 3.2. Kết đánh giá mô lũ theo mơ hình sóng động học chiều phương pháp phẩn tử hữu hạn phương pháp s c s

Trận 10 11 12 13 14 15 TB

R2 89.9 97.1 80.1 72.2 54.8 97.8 95.6 63.3 65.8 66.1 83.8 72.8 68.2 85.8 41.9 75.7 s s đỉnh 7.2 1.3 28.6 15.4 27.0 2.8 6.9 4.3 5.7 14.7 3.1 4.0 69.1 3.1 33.1 15.1 s s lượng 9.3 1.0 25.2 0.3 34.3 10.0 9.6 18.8 40.7 7.4 7.3 3.4 4.6 4.5 10.6 12.5 Từ kết bảng 3.2 cho thấy trung bình cho 15 trận lũ, độ hữu hiệu R2 = 75,7 - đạt loại khá, mức tốt có trận - chiếm 33%, có trận - chiếm 47%, đạt có trận - chiếm 20%; sai số đỉnh lũ mô thực đo 15,1% sai số tổng lượng lũ mô thực đo 12,5% tốt Bộ thông số lưu vực đáng tin cậy, sử dụng mơ

Tất phương án mô lấy điều kiện độ ẩm loại trung bình, chưa phân tích lựa chọn ẩm cho thời gian xuất khác cơng thức tính mưa hiệu scs Ia = 0,2S với điều kiện xác lập Mỹ Để xét công thức phần thử nghiệm cho lưu vực sông Vệ - trạm An Chì bàn luận tới

3.3 HIỆU CHINH CƠNG THÚC TÍNH MƯA HIỆU QUẢ TRONG PHUƠNG PHÁP

sc s TRÊN LUƯ VỤC SÔNG VỆ - TRẠM AN CHỈ

Các công thưc tinh toan sc s là công thức thực nghiệm nhận từ số liệu thực nghiệm nước Mỹ Thực tiễn áp dụng scs tại nước giới nhận nhiều phát triển cải tiến để phù hợp Chủ yếu hiệu chỉnh sc s hướng đến hai vấn đề: hiệu chỉnh cơng thức tính mưa hiệu hiệu chỉnh biên độ ẩm Đề tài hiệu chỉnh thử nghiệm công thức tính mưa hiệu Trong scs, với cơng thức I, = 0,2S tiến hành giá trị 0,2 giá trị khác nhằm lựa chọn hệ số phu hợp qua 15 trận lũ lựa chon với phương án Ia nhận giá trị 0.1S, 0.13S, 0.16S, 0.2S, để hiệu chỉnh cơng thức tính mưa hiệu Công thức phù

hợp cho kết mơ có sai sơ' về đỉnh, lượng thấp độ đảm bảo

hữu hiệu R2 lớn Qua phương án tính tốn cho 15 trận lũ lập bảng sai sô ứng với

từng phương án lũ, ví dụ cho trận lũ từ ngày 25/11/1998 đến ngày 27/11/1998

(Hình 3.9) Tương tự tính tốn mơ cho 15 trận lũ

-— Thucdo - - Du bao

Đ ường trin h iũ ứng vãi I, = 0.13S Biểu dó tièu R2, sai sô' dỉnh tổng lượng

''"'■'-^phương án

Chì tiẻu(^T I = 0.1S I, = 0.13S Ia = 0.16S I = 0.2S

R2 92.1 96.1 85.7 66.1

Sai số đình 11.7 10.6 12.1 14.7

Sai số tổng lương 3.1 0.6 4.2 7.4

Hình 3.9. Kết m ị p lỏng trận lũ từ ngày 25/11/1998 đến ngày 27/11/1998

— RA2 Dinh Tong luong

a Đường trin h lũ ứng với l,= 0.13S b Đường trinh lũ úng với l,= 0.2S Hình 3.10 So sánh hai phưong án hiệu chinh scs (a) không hiệu chỉnh ịb )

So sánh kết mô lũ ứng với phương án Ia = 0.2S Ia = 0.13S qua ví dụ trận lũ từ ngày 23/11/2003 đến ngày 26/11/2003 (Hình 3.10) cho ta thấy công thức thực nghiệm Ia = 0.2S không phù hợp vói điều kiện lưu vực sơng Vệ - An Chỉ Kết mô 15 trận lũ với thông số xác lập với Ia = 13S sau:

Bảng 3.3. Kết đánh giá mơ lũ theo mơ hình sóng động học chiều phương pháp

phần tử hữu hạn phương pháp s c s với I a = S

Trận 10 11 12 13 14 15 TB

R2 85.6 96.8 84.4 79.2 50.1 97.2 94.2 63.0 70.1 96.1 85.0 89.0 83.5 85.2 57.7 81.1 ss đỉnh 18.5 1.4 33.2 21.2 29.9 8.9 11.8 1.7 3.6 10.6 3.3 1.6 1.7 1.5 1.1 10.0 ss lượng 12.2 2.7 19.9 6.6 35.3 11.7 6.9 15.4 26.4 0.6 4.8 1.0 10.7 5.4 15.5 11.7

T ề t í t bảng 3.3 cho thấy trung bình cho 15 trận lũ, độ hữu hiệu R2 =

81.1 - đạt loại khá, mức tốt có trận - chiếm 53%, có trận - chiếm

27%, đạt có trận - chiếm 20%; sai số đỉnh lũ mô thực đo 10% sai số

tổng lượng lũ mô thực đo 11,7% tốt Kết tốt nhiều so vói phương án mơ với Ia = 0,2 s (Bảng 3.2).

3.4 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC sử DỤNG ĐẤT TRÊN LIẮJ vực

SÔNG VỆ - TRẠM AN CHỈ ĐẾN DÒNG CHẢY LỮ QUA MỘT s ố KỊCH BẢN

3.4.1 Khảo sát ảnh hưởng việc thị hóa đến q trìn h dịng chảy lũ lưu vực sông Vệ

Từ trạng lưu vực sông Vệ tiến hành tãng diện tích thị dọc theo dịng sơng từ hạ lưu đến thượng lưu Q trình tăng diện tích thị hóa tiến hành cụ thể phát triển thị vùng đất thổ cư mặt qua đồ địa hình đồ sử dụng đất, xác lập lại thông số, cụ thể số CN cho phần tử sử dụng đất thay đổi (khu thương mại kinh doanh với CN = 91, n = 0.062) Sau ta tiến hành thay đổi thống số CN n file số liệu đầu vào tiến hành mô cho trận lũ lựa chọn sơng Vệ

Hình 3.11: Ành hưởng thị hố đến q trinh dịng chày sịng Vệ,

trận lũ ngày 21/X dên 24/X năm 1998

Anh hương cua việc tăng diện tích thị hóa dọc sơng từ hạ lưu lên thượng lưu sơng Vệ đến dịng chảy lũ quan hệ Qmax ~ F w ~ F thể hình 3.11,3.12,

Từ hình 3.11, 3.12, ta thấy diện tích thị hóa lưu vực tăng lên tổng lượng địng chảy lũ đỉnh dòng chảy lũ tăng lên Điều phù hợp với quy luật dịng chảy bề mặt lưu vực : tăng cường trình thị hố có nghĩa tăng diện tích bề mặt khơng thấm dẫn đến tăng dịng chảy mặt (hệ số CN tăng CN = 91 hệ sô nhám phần tử giảm xuống n = 0.062), khả tập trung dòng chảy nhanh, mức độ tổn thất thấm giảm

Hình 3.12: Ảnh hưởng th ị hóa đến q trình dịng chảy sơng Vệ,

trân lũ ngày 25/XI đên 27/XI năm 1998

lưu vực, đam bảo an toàn cho cơng trình đời sống kinh tế xã hội nhân dân

3.4.2 Khảo sát ảnh hưởng rừng đến q trình dịng chảy trén lưu vực sông vực sông Vệ

Từ trạng rừng ban đầu lưu vực ta tiến hành tăng diện tích rừng tự nhiên

trên lưu vực lên Cách thức tiến hành tăng diện tích rừng lưu vực ta tiến hành tăng diện tích rừng tự nhiên từ thượng lưu hạ lưu lưu vực sông Vệ Khi thay đổi hệ số CN hệ số nhám trung bình thay đổi tương ứng CN = 46, n = 0,4; đưa vào file số liệu đầu vào tương ứng với phần tử lưu vực tiến hành kiểm nghiệm cho trận lũ chọn

Từ trạng rừng lưu vực sông Vệ ta tiến hành tăng dần diện tích rừng Sau nhận lại hệ số CN hộ sơ' nhám trung bình phần tử file số liệu ta tiến hành chạy cho hai trận lũ tiêu biểu sông Vệ Kết thê hình 3.13 3.14

2500 2300

2100

1900 1700 1500

Q m a x

Hiện trạng

20 40 60 80 100

3 0 w

3 0

2 0

2 0

2 0 0

H iện trạng

20 60 80 100

Hình 3.13: Ảnh hưởng rừng đến trinh dịng chảy sơng Vệ,

trận lũ ngày 21/X đến 24/X năm 1998

13000 -Ị w Hiện trạng

11000 9000 7000 5000

20 40 60 80 100

Hình 3.14: Ảnh hưởng rừng đến q trình dịng chảy sơng Vệ,

trận lũ ngày 25IX đến 27/X năm 1998

Từ hình 3.13 3.14 cho thấy kết thay đổi trạng rừng lưu vực sông Vệ (với rừng trạng 14.1%) Khi diện tích rừng lưu vực tãng lên làm tăng độ nhám bề mặt, hệ số CN giảm, làm giảm dịng chảy mật tăng dịng chảy ngầm Kết tổng lượng lũ, đỉnh lũ giảm xuống thời gian xuất lũ lưu vực chậm lại

càng quan trọng nước nằm khu vực nhiệt đới gió mùa nóng ẩm quanh năm, lượng mưa bình qn tương đối lớn (khoảng 1960 mm năm) có hệ thống sơng ngịi dày đặc với chế độ lũ diễn biến phức tạp nước ta

Thực tế chứng minh việc chặt phá rừng bừa bãi năm gần gây nên trận lũ có sức tàn phá khủng khiếp trận lũ sảy lưu vực sông Hương Thừa Thiên Huế năm 1999 - 2000 gây thiệt hại hàng tỷ đồng người ngồi cịn gây nhiễm môi trường nghiêm trọng sau lũ rút gây nên loại dịch bệnh cho nhân dân quanh vùng

KẾT LUẬN

Đề tài thực số nội dung sau:

1 Bươc đâu tơng quan mơ hình tốn mưa - dịng chảy Phân tích ưu nhược điểm của mơ hình lựa chọn phương pháp s c s mơ hình phần tử hữii hạn sóng động học để mơ lũ, đánh giá việc sử dụng đất, ảnh hưởng rừng đến dịng chảy lưu vực sơng Vệ, sử dụng đầy đủ thông tin mặt đệm nhờ công nghệ GIS

2 Đã nghiên cứu toàn diện hộ thống mặt đệm lưu vực sông Vệ qua tài liệu nghiên cứu trước phân tích đồ chuyên ngành Tiến hành lập đồ độ dốc việc phân tích hướng dịng chảy lưu vực để xây dựng lưới phần tử lưu vực sông Vệ - An Chỉ, cụ thể xây dựng lưới tính gồm 83 phần tử Từ lưới phần tử xây dựng, tiến hành tách phần tử, áp phần tử vào các đồ độ đốc, sử dụng đất, rừng để tính tốn chọn thơng số phần tử: độ dốc trung bình, chiều dài, rộng, diện tích hệ s ố CN, n Tài liệu mưa lưu vực tài liệu mưa bình quân ngày mưa thời đoạn trạm Ba Tơ Tính mưa tích luỹ theo thời đoạn giờ, 12 giờ, 24 tương ứng với tài liệu mưa thu thập Các thống số khác độ dốc mái kênh, hệ số nhám lịng sơng, chiều rộng đoạn lịng dẫn nhận thơng qua q trình mơ trận lũ phương pháp tối ưu hoá

3 Thành lập thông số cho lưu vực sông Vệ qua bảng 3,2, trận lũ mô đạt loại

4 Hiệu chỉnh cơng thức tính mưa phương pháp sc s cho phương án la = 0,13S phù hợp

5 Với file số liệu (bộ thống số) để mỏ cho trận lũ khác cần nhập mưa tích luỹ Sau nhập mưa vào chương trình tính với cấu hình máy Pentium IV, cụ thể với file số liệu lưu vực sông Vệ - An Chi cần từ 1-5 phút cho kết phụ thuộc vào thời gian trận lũ cần mỏ Như vậy, dự báo trước mưa dễ dàng dự báo dòng chảy Điều thử nghiệm đề tài QGTĐ.04.04 mà tập thể tác giả tham gia

6 Chương trình tính mơ hình xây dựng cho phương án tương ứng với thuộc

tính ẩm lưu vưc Phương an độ âm trươc lu thuọc Ioíịi kho, phương

án độ ẩm trước lũ thuộc loại trung bình, phương án độ ẩm trước lũ thuộc loại ẩm Tiến hành tính cho phương án rút nhận xét: Với trận lũ đầu mùa hay trận lũ khống phải trận lũ nên sử dung phương án đế mỏ

phỏng, với trận lũ mùa lũ cuối mùa lũ nên sử dụng phương án hoặc phương án 3.

Khảo sát ảnh hưởng q trình thị hố cho thấy ngưỡng phát triển đô rhị

trên lưu vực không nên vượt 20% diện tích

Khảo sát ảnh hưởng rừng đến dịng chảy cách thay đổi diện tích rừng

cho lưu vực khác cho kết phù hợp với lý thuyết: tăng diện tích rừng đầu nguồn đỉnh lũ hạ thời gian lũ kéo dài.

Trong điều kiện phát triển cơng nghệ thơng tin, mơ hình tính tốn kết hợp

phương pháp s c s và mơ hình phần tử hữu hạn sóng động học áp dụng cho

các lưu vực khác việc đánh giá, dự báo lũ phòng chống thiên tai quy

hoạch lưu vực

Để hồn thiện mơ hình, thứ cần thử nghiệm số lưu vực khác để giới hạn phạm vi sử dụng, thứ hai cần phân tích, khảo sát chi tiết phần tử

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Lương Tuân Anh M ột mô hình mơ q trình mưa - dịng chảy lưu vực vừa nhỏ miền Bác Việt Nam Luận án PTS Hướng dẫn khoa học: PGS PTS Trần Thanh Xuân, PTS Bùi Văn Đức Hà Nội 1996

2 Lương Tuấn Anh Cơng nghệ ước tính sơ liệu dịng chảy lũ từ mưa Đề mục thuộc đề tài triển khai ứng dụng cấp Tổng cục "Lập đồ ngập lụt", 1995

3 Bản đồ địa hình tỉnh Quảng Ngãi Tỷ lệ 1:25 000 Tổng cục Địa chính, 2000. 4 Bản đồ rừng tỉnh Quảng Ngãi Tỷ lệ 1:25 000 Tổng cục Địa chính, 2000.

5 Bản đồ trạng sử dụng đất tỉnh Quảng Ngãi Tỷ lệ 1:25 000 Tổng cục Địa chính, 2000

6 Bản đổ mạng lưới thuỷ văn phân bơ trạm khí tượng, thuỷ văn tỉnh Quảng Ngãi Tỷ lệ 1:25 000 Tổng cục Địa chính, 2000.

7 Nguyễn Văn Cư nnk Nghiên cứu trạng, bước đầu xác định nguyên nhân lũ lụt tỉnh vùng Nam T rung Bộ (từ Đà Nảng đến Bình Thuận) đề xuất sở khoa học cho giải pháp khắc phục Báo cáo tổng kết đề tài KHCN cấp Trung tâm KHTN&CNQG, Hà Nội, 1999

8 Đ ỗ Cao Đàm NNK Thuỷ văn cơng trình NXB Nơng nghiệp, 1993.

9 Bùi Văn Đức, Vũ Vân Tuấn, Lương Tuấn Anh Các mỏ hình tốn mưa - dịng chảy Viện Khí tượng thuỷ văn, Hà Nội, 2000

10.Lã Thanh Hà Xác định lượng mưa sinh dòng chảy trèn sở mỏ hình thấm thực nghiệm Tập san KTTV Số 4(376), 1992

11 Trịnh Quang Hoà Chiến lược điều khiển hệ thơng cơng trình phịng lũ Tập giảng chuyên đề sau đại học Trường Đại học Thuỷ lợi Hà Nội, 1991

12 Nguyễn T h ế Hùng, ứng dụng phương pháp phần tử hứu hạn để giải sỏ mó

hình thuỷ động lực học số trị Tuyển tập cơng trình Hội nghị Cơ học Thuỷ khí Tồn

quốc lần thứ III~Hà Nội, 1991

n Nguyễn Hĩm Khải, Nguyễn Thanh Sơn Mơ hình tốn thuỷ văn, NXB ĐHQGHN, Hà Nội, 2003

14 ĐỖ Đình Khơi, Hồng Niêm Dịng chảy lũ sơng ngịi Việt Nam Viện Khí tượng Thuỷ văn Hà Nội, 1991

15 Phạm Ngọc Khuê Sự suy giảm rừng ảnh hưởng đến dịng chảy lũ lưu vực vừa nhỏ Tập san KTTV, sỏ 11(419), 1995

11.H o n g N iê m , L n g T u ấ n A n h ứng dụng thông tin viễn thám nghiên cứu đánh giá tài nguyên nước mạt Tập san KTTV, số (337) 1992

18.Nguyên Viêt Pho Vê ứng dụng mơ hình tốn thuỷ văn - thuỷ lực Việt Nam Hội thao quôc gia vê mơ hình tốn thuỷ văn thuỷ lực phát triển quản lý tài nguyên nước, Hà Nội, 1988

19.Trần Văn Phúc, ứng dụng mơ hình NAM tính q trình dịng chảy lưu vực Hội thao qc gia vê mỏ hình tốn thuỷ văn thuỷ lực phát triển quản lý tài nguyên nước, Hà Nội, 1988

20 Nguyễn Thanh Sơn Mơ hình hố tốn học lũ tiểu mãn sơng ngịi Nam Trung Bộ Đề tài cấp ĐHKHTN MS: TN 99-24, Hà Nội, 2001

21 Nguyễn Thanh Sơn ứng dụng mơ hình tốn phục vụ quy hoạch lưu vực sịng Trà Khúc Đề tài cấp ĐHQG MS: QT 03-21, Hà Nội, 2004

22 Nguyễn Thanh Sem Tính tốn thuỷ văn NXB ĐHQGHN, Hà Nội, 2004.

lò Nguyễn Thanh Sơn, Lương Tuấn Anh, áp dụng mơ hình thuỷ động học phần tử hữu hạn mơ tả q trìn h dịng chảy lưu vực Tạp chí khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên Công nghệ, T.XIX, Nol,Hà Nội, 2003

24 Nguyễn Thanh Sơn, Ngơ Chí Tuấn Kết mỏ lũ mơ hình sóng động học m ột chiều lưu vực sơng Vệ Tạp chí khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên Công nghệ, T x x , No3PT, Hà Nội, 2004

25.Trần Thục, Lương Tuấn Anh, Nguyễn Thanh Sơn Nghiên cứu mỏ hình thuỷ động lực mưa - dịng chảy tính tốn dự báo dịng chảy lũ Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ Viện Khí tượng thuỷ văn, Bộ Tài ngun & Mơi trường

12/2003

26 Trần Tuất, Nguyễn Đức Nhật Khái qt địa lý thuỷ văn sơng ngịi Việt Nam Tổng cục KTTV 1980

27 Vũ Văn Tuấn Mô hình hố dịng chảy lưu vực có hoạt động nông - lâm nghiệp TS - KTTV số 12 (384), 1992

28 Trần Thanh Xuân, Hoàng Minh Tuyển, Đặng Lan Hương, v ề khả ứng dụng mơ hình SSARR, NAM TANK để kéo dài chuỗi dịng chảy sơng si nhỏ Tập san KTTV Số (404), 1994

29.Alechseep G.A K phương pháp hồn thiện phương pháp tính toán, dự báo thuỷ văn phục vụ sản xuất, thiết kế Tuyển tập cơng trình Hội nghị Thuỷ văn toàn Nga lần thứ V Tập 6, 1989 (Tiếng Nga)

30.Alish Pandey, V.M Chondary, B.c Mal and p.p Dabral Estimation of runoíT agrialtural natershed using s c s Curve Num ber and Geographic Inform ation System Map India Coníerence 2003 @ Gisdeverlopment.net, All nghts resevved

31 Andrzej Ciepielowski, Józef Wójcik, Kazimierz Banasik Adatation of the s c s unit hydrograph method to the conditions in Polish íịrcsts

32 Bephanhi A.N Cơ sở lý thuyết dịng chảy mưa rào Tuyển tập cơng trình đại học KTTV, Odessa 1949 (39-175)(Tiếng Nga)

33.Becker A Determ inistic modelling in Hydrology Lecture for Post - Graduate Training Course on Hydrology Budapest 1993

34.B o fu Yu. Theoretial Justifícation of s c s method for runoff Estimation Joumal of Irrigation and rainage engineering/ November/ December 1998

35 Chandana Gangodagame Hydrological modeling using remote sensing and GIS Asian Conference on Remote Sensing, - November 2001, Singapore

36 Chapter 111 Runoff BSE 472 - 2004.

31.Chow V T, NNK Applied Hydrology Mc Graw Hill, 1988.

38.Fouad H Jaber, Rabi H Mohtar Stability and accuracy of tìnite element schemes for the one - dimensional kinematic wave solution Advances in Water Resources

39 George E Bandford and Michaeỉ E Meadows Finite element simulation of nonlinear kinem atic surface runoff JoumaI of Hydrology, 119 (1990) 335 -336

40.Guide to Hydrological Practices, WMO - No 168.1994.

41 Haan C.T ; Johnson H.P.;Brakensiek D L Hydrologic modeling of smal watwrsheds, ASAE Techniccal Editor: James A Basselman, 1982

42.Handbook o f Hydrology Mc Graw Hill, 1992.

43.Kuchment L s Mơ hình hố tốn học dịng chảy sông NXB Leningrat, 1980 44.Lashman Nandagiri C allibrating Hydrological Models in unggaged Basins- Possible use of A real E vapotran Siration Instead of Stream Flows Depastment of Applied Mechanics & Hydraulics National Institue of Techlonogy Karataka, Surathkal Srinivasnaga p o , Kamataka, India 575025 (I and @ rocketmail.com)

45.Philip B Bedient Wayne c Huber Hydrology and Floodplain Analysis Addison-Wesley Publishing Company, 1992

46./?ow B B, NNK Finite element model of overland and channel flow for assessing the hydrologic im pact of land - use change Joumal of Hydrology, 41, 1979

M.Symeonakis E., Koukouỉas s., Calvo - Cases A., Arnau - Rosalen E and Markis / A landuse change and land degration study in Spain and Greece using remote

sensing and GIS Commisson VII, WG VII/4

50.Tammos, Steenhuis, Michael Winchell, Tane Rossing, Tames A.ZolIweg and Micheal F.Walter s c s runoff Equation Renisited for Variable- Source RunoíT

Areas Joumal of Irrigation and Prainage engineering (Mary/ June 1995)

51 Taylor c , NNK A íĩnite element approach to watershed runoff Joumal of Hydrology, 21 (1974)

PHIẾU ĐẢNG KÝ KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u KH-CN

Pên đề tài:

JNG DỤNG MƠ HINH TỐN DIỄN TOÁN Lũ Lưu v ự c s VỆ - TRẠM AN CHỈ

Mã số: QT-04-26

Zơ quan chủ trì đề tài: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN

Ma chỉ: 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội rel: 8.588579

Cơ quan quản lý đề tài: Đại học Quốc gia Hà Nội )ịa chỉ: 144 Xuân Thuỷ, Cầu Giấy, Hà Nội rel: 8.340564

rồng kinh phí thực chi: 15 triệu đồng

[rong đó: - Từ ngân sách Nhà nước: 15 triệu đồng

- K inh phí của trường:

- Vay tín dụng: 0 - Vốn tự có: 0 - Thu hổi:

"hời gian nghiên cứu:

Thời gian bắt đầu: 2004 Thời gian kết thúc: 2005

’ên cán phối hợp nghiên cứu:

1 CN N gơ Chí Tuấn, K hoa KTTV

2 CN N guyễn V ăn Cường, Đài KTTV Nam Trung Bộ

3 CN Công Thanh, K hoa KTTV Sô' đăng ký đề tài:

Ngày:

Số chứng nhận đăng ký kết nghiên cứu:

Bảo mật: B

A Phổ biến rộng rãi

B Phổ biến hạn chế V c Bảo mật

róm tắt kết nghiên cứu:

1 Tổng quan cac mơ hình tốn thuỷ văn nói chung mơ hình tốn mưa - dịng chảy nói lêng, tu đo lựa chọn mơ hình tốn thích ứng với mục tiêu đề

ĩ Thu thập số liệu mưa, dịng chảy, tập đồ địa hình, rừng, trạng sử dụng đất quan cac đặc điêm địa lý tự nhiên lưu vực nghiên cứu

ỉ Xây dựng đồ độ dốc, đồ lưới phần tử phục vụ tính tốn theo mơ hình sóng động

1ỌC phương pháp phần tử hữu hạn

Lập chương trình tính tốn mơ lũ theo thuật toán lựa chọn ổn định thơng iốmơ hình với phương pháp sc s nguyên gốc hiệu chỉnh

) Thay đổi kịch sử dụng đất khảo sát việc mô lũ ) Đăng 01 báo, hướng dẫn 02 khoá luận tốt nghiệp,

Kiến nghị quy mô đối tượng áp dụng nghiên cứu:

(ết đề tài có th ể sử dụng:

[ Mơ lũ cho lưu vực sông suối M iền Trung ! Tư vấn cho tỉn h quy hoạch lưu vực

1 Diễn toán lũ lưu vực sổng Vệ - An Chỉ, dùng để tính tốn dự báo lũ, phục 'ụ cảnh báo phòng ch ố n g thiên tai lũ lụt tỉnh Quảng Ngãi

Chủ nhiệm đề tài

Thủ trưởng Chủ tịch Thủ trưởng

cơ quan Hội đồng đánh giá quan chủ trì đề tài _ thức _ quản lý đề tài ỉọ tên Nguyễn Thanh Sơn T rần Nghi Phạm Văn Huấn

lọc hàm, ọc vị

THS GS.TS PGS.TS T L (>' Á M Đ

IkÚKG Jr„', r!">

.ý tên >óng dấu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự N H IÊ N

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

CỬNHÂN KHOA HỌC NGÀNH THỦY VĂN LỤC ĐỊA

ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG KHAI THÁC sử DỤNG ĐẤT ĐẾN DÒNG CHẢY

LŨ LƯU Vực I SÔNG VỆ VÀ SƠNG TRÀ KHÚC BẰNG MƠ HÌNHt

PHẦN TỬ HỮU HẠN SĨNG ĐƠNG HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP s c s

N g i h n g d ẫ n : Nguyễn Thanh Sơn N g i t h ự c h i ệ n : Phạm Quang Huy

HÀ NỘI - 2004

TRƯỜ NG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN & HẢI DỨƠNG HỌC

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP CỬNHÂN KHOA HỌC NGÀNH THƯỶ VĂN LỤC ĐỊA

HỆ ĐÀO TẠO CHÍNH QUY

HIỆU CHỈNH, ÁP DỤNG CƠNG THỨC s c s VÀ MƠ HÌNH SĨNG ĐỘNG HỌC PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN MÔ PHỎNG

QUÁ TRÌNH LŨ LƯU v ự c SƠNG VỆ - TRẠM AN CHỈ

Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Thanh Sơn Người thực hiện: Nguyễn Anh Đức