TAP CHÌ KHOA HỌC ĐHQGHN, KHTN & CN, T XIX, Nọl.2003 Á P D Ụ N G M Ỏ H ÌN H T H U Ỷ Đ Ộ N G H Ọ C C Á C P H A N T Ử H Ử U H Ạ N MÔ TẢ Q TRÌNH DỊNG CHẢY L u v ự c Nguyễn T h a n h Sơn Khoa Khí tưỢng-Thuỷ văn Hải dương học Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội Lương T uân A nh Viện Khí tượng Thuỷ văn T ó m t ắ t V iệ c sử d ụ n g mơ h ìn h th u ỷ vă n tro n g thực* tế thường gặp nhiều k h ỏ k h ả n tro n g việc mô p hỏ ng th ô n g số lư u vực th iế u tà i liệ u qua n trắ c c h i tiế t, ỉ i báo nà y giới th iệ u Iììột phương p h p mơ h ìn h h ố dịng chảy với việc phâ n tích dử liệ u đáu vào mơ h ìn h qua k ỹ th u ậ t G1S k h ỏ n ^ g ió i hạn sơ lượng phần tử th n h phần lư u vực tương đ ố i đồng n h ấ t, ứng d ụ n g mơ h ìn h tro n g thự c tố cố kh ả năn g đán h g iá tác dộn g việc b iế n (lôi d iề u k iệ n đ ịa lý tự n h iê n dấn h ìn h th n h phát tr iể n dịng chảy, rấ t u ích cho nhà q u ả n lý tro n g lĩn h vực qu y hoạch lư u vực G iới th iệ u c h u n g C ác h iệ n tư ợ ng th u ỷ v ă n vô c ù n g phức t p v khó có th ể n h ậ n b iết c h ú n g cá ch đ ầ y đ ủ Sử d ụ n g k h i n iệ m h ệ thống g iú p ta m iê u t ả h iệ n tư ợ n g t h u ỷ v ă n dơn g iả n H ệ th ô n g m ộ t tập hợp t h n h p h ầ n có q u a n hệ vỏi n h a u tạo th n h m ộ t tổ n g th ể T u ầ n h o n t h u ỷ v ă n co i n h m ộ t hệ th ô n g v i t h n h phần m a, bốc hơi, d òn g c h ả y pha k h c n h a u c h u tr ìn h p h t s in h p h t t r i ể n d ò n g c h ả y C ác t h n h p h ầ n n y t ậ p hợ p t h n h c h u t r ì n h Đ ế p h ân tích hệ th n g to n cục, ta tiê n h n h p h â n tích r iê n g rẽ cá c ch u tr in h đơn g iả n tạ n g hợp k ê t qu ả dựa tr ê n mối q u a n h ệ giữ a c h ú n g T ron g h ầ u h ế t toán thự c n n h , th n g x é t m ột sơ q tr ìn h tr o n g t u ầ n h o n th u ỷ v ă n tạ i m ột thời g ia n tr o n g m ột p h m vi n h ỏ bé t r ê n trá i đ ấ t Khi n g h iê n cứu n h ữ n g to n n h v ậ y , có t h ể sử d ụ n g định n g h ĩa h ẹ p v ê h ệ th ố n g p h t tr iể n từ khái n iệ m " t h ể t íc h k iể m t r a ” V i k h i n iệ m n y , hệ th ố n g t h u ỷ v ă n đ ịn h n g h ĩa nh m ộ t c ấ u trúc h a y m ột th ể tíc h k h n g gia n bao q u a n h m ộ t m ặ t biên; cấu trúc tiê p n h ậ n nưóc v y ế u t ố đ ầu vào k h ác qua m ặ t b iê n , th a o tá c p h â n tích y ê u tơ bên tr o n g b iên đổi c h ú n g t h n h c c y ế u tơ đau D o tín h phức tạ p c ủ a h iệ n tượng th u ỷ v ă n , k h ô n g th ể m ô tả m ộ t s ố q u trình th u ỷ v ă n b ằ n g n h ữ n g đ ịn h l u ậ t v ậ t lý c h ín h xác B ằ n g cách sử d ụ n g khái n iệ m hệ th ôn g, người ta tập tr u n g vào v iệ c xây dự n g m ộ t m h ìn h liê n h ệ y ế u tỏ đầu vào s ả n p h ẩ m đầu th a y m tả m ột cách c h ín h xác chi t iế t c ủ a hệ th n g Mơ h ìn h h o h ệ th ô n g t h u ý v ă n sử d ụ n g c ô n g cụ to n , lo g ic đ ể t h i ế t lậ p m ối* liên h ệ định lượng giửa n h ó m y ế u tỏ' này, tức y ế u t ố h ìn h th n h dòng chảy v đặc trư n g dòng chảy Bài v iết t ậ p tr u n g n g h iê n u m ột d ạn g mơ hình 90 91 A p diịị m ó h ì n h t h ủ y d ô n g hoe p h tì từ mưa (lịng chây th eo phướng pháp (liền tốn sóng dộng hoc d ũ n g cho việc đánh giá tác: động việc sừ d ụ n g clât đơi với địng chày lưu vực quan điểm hộ thống M h ìn h phầ n tử hửu hạn sóng dộng học đán h giá tác d ộ n g việc sử d ụ n g d t trô n lưu vực đến dịng chảy M ỏ h ìn h t h u ý đ ộ n g lự c học dự a trê n sỏ x ấ p x í c h i t iế t k h ô n g g ia n lư u vực t ích p h â n sỏ t r ị cá c p h n g t r ì n h dạo h m r iê n g m tà q u t r ì n h v ậ t lý d iễ n t r ê n lư u vự c n h ằ m d iễ n to n q u t r ì n h h ìn h th n h d ò n g c h ả y s ô n g q u a h a i g ia i đ o n : d ò n g c h y t r ê n sườn dốc tr o n g lò n g d ẫ n M h ìn h ch o p h é p đ n h g iá tá c đ ộ n g c ủ a lư u vự c q u y m ô n h ỏ đ ế n (lò n g c h v , mơ r a m ộ t g ia i đ o n m ố i t r o n g việ c m ô b ìn h h o q u t r ì n h t h u ỷ v ã n D ự a tr ê n mô h ìn h th u ý độn g lực học R oss B B n n k , Đ i học Quốc gia B la ck sb u rg , Mỹ d ù n g đê dự báo ả n h hướng việc sử d ụ n g đ ấ t đến q trìn h lũ vói m a v ợ t t h ấ m d ầ u v o c ủ a m ỏ h ìn h P h n g p h p p h ầ n t h ữ u h n sỏ k ẽ t hợp với phương pháp sổ dư Gaỉerkin s ù d u n g đ ế g iả i hệ ph ng trìn h só n g đ ộ n g học c ủ a d ò n g c h ả y m ộ t c h iề u V iệ c p d ụ n g lý t h u y ế t p h ầ n tử h ữ u h n để tín h to n d ò n g c h ả y Z ie n k ie w ic z v C h e u n g (1 ) k h i xướng Các tá c g iả n v đ ã sử d ụ n g n ó đế p h â n tíc h d ò n g c h ả y th ấ m N h iê u n h n g h iê n cứu k h c c ủ n g đ ã p d ụ n g p d ụ n g p h n g p h p n y đè g iả i q u y ế t v ấ n đê k h c củ a d ò n g c h ả y O d e n v S o m o g v i (1 9 ), T o n g (1 ) J u d a h (1 ) đ ã t iê n h n h p h ả n tíc h d ò n g c h ả y m ặ t b ằ n g p h n g p h p p h ầ n tử h ữ u h n T c g iả sử d ụ n g p h n g p h p sỏ dư c ủ a G a le r k in để x â y d ự n g m h ìn h d iề n to n lũ t h u k ế t q u ả th o m ã n k h i p d ụ n g m h ìn h c h o lư u vực sô n g tự n h iê n đ i tớ i k ế t lu n : m h ìn h d n g n y í t g ặ p k h ó k h ă n vớ i lư u vự c có h ìn h d n g v sử d ụ n g đ ấ t p c tạ p , p h â n bỏ m a t h a y đ ổ i P h n g p h p p h ẩ n t ủ h ữ u h n k ế t hợp v ó i p h n g p h p G a le r k in A l- M a s h id a n i v T a y lo r (1 ) áp d ụ n g đ ể g iả i hệ p h n g t r ì n h d ị n g ch ả y m ặ t d n g vô hư n g So v ó i phư ng p h p số k h c , p h n g p h p p h ấ n từ h ữ u h n co i ổ n đ ịn h h ô n , h ộ i t ụ n h a n h hơ n đ ị i h ỏ i í t th i g ia n c h y Phư ơng p h p n y cò n ứ n g d ụ n g v o việ c đ n h giá ả n h h ỏ n g c ủ a n h ữ n g t h a v đ ổ i tro n g sử d ụ n g đ ấ t đ ế n d ò n g c h ả y lù v ì lư u vự c có th ể dược c h ia t h n h m ộ t sô h ữ u h n lư u vự c c o n h a y p h a n tử Xâv d ự n g m h ìn h D e s a i v A b e l (1 ) đă k ể r a n h ữ n g bước b ả n t r o n g p h n g p h p p h ầ n tử h u h n n h sa u : Rời rạ c h oá k h ô i liê n tụ c L ự a c h ọ n cá c m ô h ìn h b iế n s ố c ủ a trư n g T ìm p h n g t r ì n h p h ầ n tứ hữu h n T p hớp p h n g t r ì n h đ i só ch o to n k h ô i liê n t ụ c rờ i rạ c h o N g u y ề n T h a n h S n , LươriẬỉ T u ấ n A n h 92 G ia i c h o v e c to r c ủ a b iế n c ủ a trư n g t i n ú t T ín h to n k ế t q u ả từ n g p h ầ n tử từ b iê n độ b iê n c ủ a trư n g t i n ú t R ò i r a c h o k ìiố i liê n tu c K h ô i liê n tụ c, tức hệ th ô n g v ậ t lý đ a n g n g h iê n cửu c h ia th n h m ộ t hệ tư ng đương gồm n h ữ n g p h ầ n tử h ữ u h n có t ín h c h ấ t th ủ y v ă n đ ồn g n h ấ t tro n g m ỗ i p h ầ n tử T ín h c h ấ t th u ỷ lực đ ồn g n h ấ t c ù n g cần xe m x é t k h i tạ o lưới p h ầ n tử h ữ u h n (A) (B ) H ìn h Sơ đồ rờ i rạ c hoá k h ố i liê n tụ c (lư u vực A ) th n h p h ẩ n tử (B ) M ộ t lư u vự c g iả t h u y ế t sử d ụ n g (ỉể m in h h o ọ ch o q u t r ì n h n y L u vực bao gồm m ộ t d ò n g c h ín h v m ộ t n h n h lố n c ả h a i n h n h n y đ ể u đư a v o sơ đồ d ò n g c h ả y Ba lư u vực co n h a y b ả i d ò n g c h ả y t r ê n m ậ t x c đ ịn h N g o i , ba k ê n h có th ể x c đ ịn h D ù v ậ y , b ấ t k ỳ sô lư ợ n g b ã i d ò n g c h y bê m ặ t h a v k ê n h có th ể x c đ ịn h n ế u n h có sô liệ u m ặ t cắt n g a n g cù a k ê n h V iệ c tạ o lư i p h ầ n tử lự a c h ọ n t h n h k ê n h , cáo d ả i v b i t u ỳ th e o t ín h c h ấ t hư ng d ò n g c h ả v L ầ n lư ợ t x é t b ã i d ò n g c h ả y m ặ t t h ứ n h ấ t, t h u ậ t to n g iả i q u t r ì n h p h â n tíc h p h a n từ h ữ u h n c h o từ n g d ả i vớ i m a vư ợ t th ấ m la đ ầ u v o đê t ì m d ị n g c h a y m ặ t c h ả y v o k ê n h d ẫ n S a u p h â n tíc h p h ầ n tử h ữ u h n cho k ê n h d ẫ n th ự c h iệ n tư n g tự n h vớ i m ộ t d ã i d ò n g c h ả y m ặ t r iê n g lẻ đê t ì m lư u lư ợ n g tr o n g k ê n h d ẵ n t i n ú t p h ầ n tử k ê n h Q u t r ì n h n y dược lặ p lạ i ch o b i d ò n g c h ả y cò n lạ i dể t ì m q u t r ì n h lư u lư ợ n g t i n ú t h lư u c ủ a to n b ộ lư u vực 93 A p d u n g m ò h ì n h t h ủ y đỏ ng hoc p h ẩ n từ V iệ c đ n h số đ ú n g p h ầ n tử b ã i (lò n g c h ả y c h ì đước c h ín h xác từ n g p h ầ n tứ, d ả i b ã i d ò n g ch ả y T h e o h ìn h B, sơ La M ả b iể u t h ị b ã i d ò n g ch ả y , c h ữ in hoa b iể u t h ị d ả i chữ sỏ th n g b iể u t h ị p h ầ n tử tro n g d ải L a c h o n ĩtiô h ì n h b i ế n s c ủ a t r n g Bước n y b ao gồm v iệ c lự a c h ọ n m ẫ u g iả đ ịn h vê b iế n c ủ a trư n g t r o n g từ n g p h ầ n tử g n n ú t cho từ n g p h ầ n tử C ác h m sô m ô p h ỏ n g x ấ p x ỉ p h â n bô b iế n cù a trư n g tr o n g từ n g p h ầ n tử p h n g t r ì n h t h ủ y đ ộ n g h ọ c liê n tụ c v đ ộ n g lư ợng Hệ phư n g t r ì n h n y dược p d ụ n g ch o đ ò n g c h ả y trê n m ặ t dòng chay tro n g kê n h P h n g t r ì n h liê n tụ c : âQ ÔA Ôx ả P h n g t r ì n h đ ộ n g lư ợ n g í £0 +l c\ dx Q = g A (S -S ,)-g A ^ (2) Ỡx t r o n g đó: Q : L u lư n g t r ê n b ă i d ò n g c h ả y t r ê n m ặ t t r o n g k ê n h , q: D ò n g c h ả y b ổ s u n g n g a n g t r ê n m ộ t đơn v ị c h iể u d i củ a b ã i d ò n g c h ả y (m a vư ợ t th ấ m đ ô i với dòng chảy trê n m ặ t đ ầu dòng chảy trê n m ộ t đ ố i với k ê n h d ẫ n ), A: D iộ n tíc h d ò n g c h ả y tr o n g b ã i d ò n g c h ả y t r ê n m ặ t t r o n g k ê n h d a n x: k h o ả n g cách th e o hư n g d ò n g c h ả y , t: th ò i g ia n g g ia tốc t r ọ n g trư n g S : dộ dốc đ y củ a b i d ò n g c h ả y S f độ dốc m a s t y: độ sâ u (lò n g c h ả y V iệ c x ấ p x ỉ sóng động học dược áp d ụ n g đ ố i vố i phư ng t r ì n h đ ộ n g lư ơng lựa chọn t ốt n h ấ t đ iểu k iện biên đ iều kiện ban đ ầ u Gần áp d ụ n g dối với phư ơng t r ì n h liê n tụ c T ín h đ ú n g đ ắ n t r ì n h n y (lược n ó i đ ế n tro n g n h iê u tà i liệ u ( L ig h t h ill v W ith a m , 1955; W o o lh is e r L ig g e tt, 1967) V iệ c xấ p x ỉ sóng đ ộn g học đò i h ỏ i c â n b ằ n g giử a lực tr ọ n g trư n g m a s t tr o n g phư ng tr ì n h đ ộ n g lượng dòng c h y h m số c h ỉ p h ụ th u ộ c vào dộ sâ u có th r ú t g ọ n vê dạng: S -S f (3) Phư ơng t r ì n h (3) có th ể b iể u d iễ n d n g phư ng t r ì n h d ò n g c h ả v đểu n h phư ơng t r ì n h C h ezy M a n n in g P hư ng t r ì n h M a n n in g c h ọ n cho việ c g iả i này: Q =M £ r ='>S'’ A , (4) n tr o n g đó: R b n k ín h t h u ỷ lực (d iệ n tíc h /c h u v i ướt), n - h ệ s ố n h m M a n n in g (th e o đơn v ị A n h ) Nguyễn T h a n h Sơn, Lương T u ấ n A n h 94 S a u k h i x ấ p x ỉ s ó n g đ ộ n g học lạ i h a i b iế n trư n g c ắ n x c đ ịn h A Q C ả h a i đ ể u n h ữ n g đ i lư ợ n g có hướng, v ậ y có th ể p d ụ n g sơ đồ m ộ t c h iể u K h i b iểu d iễ n t r o n g d n g ẩ n t i đ iể m n ú t, A Q có th ể c o i p h n bô t r o n g t n g p h ầ n t t h e o X n h sau: n A(x,t) *A ' (x,t) = (* )/!,(/) = [/V ]{/í} (5) = Ỳ M ,(X )Q ,Ụ ) = M { ( > } 1=1 (6) 1=1 Q (x ,t ) tr o n g dó: A / t ) : d iệ n t í c h , h m số c h ỉ p h ụ th u ộ c o th i g ia n Q / t ) h m s ố c h ỉ p h ụ th u ộ c v o th i g ia n N i( x ) : : lư u lư ợ n g , h m số n ộ i s u y n : sô lư n g n ú t t r o n g m ộ t p h ầ n tử Đ ố i v ố i ru ộ t p h ẩ n tử đư ng, m ộ t c h iể u , n = v : A ' ( x , t ) = N t( x ) A < ( t ) + N ^ ị ( x ) A ^ ị ( í ) (7 ) (x,Ề) = N/x)Qt(t) Hh NềJ x )Q t^(Ì) (8) Q' t r o n g đó: N ' ( X) = * '*' —Ax*< N í.]( x ) = " vối X€(x,,xlM) A.V/ C ác h m n ộ i s u y th n g c o i h m to độ v ì c h ú n g x c đ ịn h m ô i q u a n hệ g iữ a to đ ộ tổ n g th ể v đ ịa phư ng h a y tự n h iê n C ác h m n ộ i s u y đơì v â i p h ầ n tử đ n g đ ă b n lu ậ n tư ng đ ô i k ỹ tr o n g n h iê u b i v iế t vê p h ầ n tử h ữ u h n (D e s a i v A b e l, 1972; H u e b n e r, 1975) T ìm hệ p h n g t r ì n h p h ầ n t h ữ u h a n V iệ c t ì m p h n g t r ì n h p h ầ n tử h ữ u h n bao p h n g t r ì n h đ i s ố từ tạ p hớp phư n g t r ì n h v i p h â n g m v iệ c x â y dựng hộ b ả n C ó q u y t r ì n h th n g sử d ụ n g n h ấ t phư ng p h p trự c tiê p , p h n g p h p c â n b ằ n g n ă n g lượng, phương p h p b iế n th iê n phương pháp sô dư có trọng số Phư ơng p h p sơ dư có tr ọ n g s ố c ủ a G a le r k in d ù n g đê t h iê t lậ p p h ng t r ì n h v ì n ó đ ã c h ứ n g tỏ m ộ t p h n g p h p t ô t d ô i với b i to n vê d ò n g c h ả y m ặ t ( J u d a h , 1973; T a v lo r n n k , 197 4) P h ng p h p G a le r k in c h o n g tíc h p h â n : ÍDNJR dD = , (9) D : k h ô i ch ứ a p h ầ n tử R sô dư g n tr ọ n g sô t r o n g h m n ộ i s u y N D o p h n g t r ì n h (9 ) dược v iẽ t ch o to n k h ô n g g ia n n g h iệ m n ê n n ó có th ể p d ụ n g c h o từ n g p h ầ n tử n h d â y , ỏ h m th n g h iệ m th a y t h ế v o phư n g t r ì n h (9 ) v lấ y tíc h p h â n th e o từ n g p h ầ n tử củ a k h ô n g g ia n : Áp d u n g m h ì n h t h ủ y động hoc p h ầ n tử V f r L 'V A ’r r — 95 •< + À - CỊ ( 10) J I )e = (X tr o n g đó: N E : sơ p h ầ n t ủ tr o n g p h m v i tín h to n A : đ o h m th e o th i g ia n củ a A D ,\ p h m v i c ủ a m ộ t p h ầ n từ X é t r iê n g m ộ t p h a n tử , phư n g t r ì n h (10) trở t h n h : ( ìỊ ) ( 11) = ũ Đ i v i p h ẩ n t ứ đ o n th ắ n g , phư ng t r ì n h n v có t h ể v iế t n h sa u 'ị - v , ^ { c > } + ,v ,,v { - w , < / d x = Ũ ( 12) X\L L ấ y tíc h p h â n c ủ a từ n g sô h n g tr o n g (12): A ,1 ^ -> - V ] í í/.Y { ọ < * x , - x < i s 1C j( • v / ^ l dx ,v - V,i XỊ V * X l N ' * * * ' ! Xị v - A, â { x ĩ - x } j - ĩ Ị ( x - X]) T ng tự , lấ y ( íc h p h â n củ a tấ t cácáo sò h n g k h c , c u ố i c ù n g n h ậ n được: N âNt 2 = ả c y/ L {y} 2 í ( V , A ', ) < A Ị / ịị = Av Xi j N (I.XCỊ = À ÍÍ/ T| = Q íty Nguyễn T hanh Sơn, Lương Tuấn A nh 96 K ết hớp ba sô h n g tr ê n cho ph ươ ng tr ìn h m ột p h ần tử hừu h n t u y ê n tính: [ F J { À Ị + [F (JỊQ ì - q f F J = (1 ) N ế u đạo h m c ủ a d iện tíc h th e o thời g ia n lấy xấp xỉ dạng: À (t) = [A (t+ A t) - A ( t ) ] ! A t p h n g t r ì n h (1 ) tr t h n h : ~z~ [Fa] {A}l+AtAí [FJ ỊA}t +[Fq]IQI - q(Fqì = ỡ , (14) H ệ p h n g t r ì n h t h iế t lậ p ch o lư i p h ầ n tử h ữ u h n g m n p h ầ n tử t h i ế t lậ p ch o có t h ể b a o h m to n số p h ầ n tử Ớ đ â y , d ả i d iễ n to n m ộ t c c h độc lậ p n ê n p h n g t r ì n h tổ n g hợ p c ầ n p h ả i v iế t ch o từ n g d ả i từ n g k ê n h d ẫ n G iả i h ệ p h n g t r ì n h c h o véc tơ c c b iế n c ủ a tr n g t i c c n ú t H ệ p h n g t r ì n h p h ầ n tử h ữ u h n (1 ) v ó i ẩ n sô b iế n t i n ú t có t h ể dược g iả i b ằ n g ph n g p h p khử G a u s s H ệ ph ươ ng tr ìn h ph i t u y ê n c ầ n phải g iả i th ô n g q u a bư ốc lặ p C ác đ iề u k iệ n b a n đ ầ u có th ể m hệ p h n g t r ì n h trở n ê n đơn g iả n hơ n V í d ụ đ ố i v i m ộ t d ả i c h ứ a n p h ầ n tử tu y ế n t í n h v 71+1 n ú t , t r ê n b ã i d ò n g c h ả y sườn dốc c ủ a k ê n h t i th i đ iể m £=0, có m ộ t v i sô' h n g b ằ n g P h n g t r ì n h p h ầ n tử h ữ u h n t r ỏ t h n h : - [ F J Ỉ A } t At = { f j (15) A/ S a u k h i g iả i đ n g th i h ệ p h n g t r ì n h n y t ì m ẩ n {A }, p h n g t r ì n h M a n n in g sử d ụ n g để t ì m cá c ẩ n {Q } Đ iề u k iệ n b iê n t iế p th e o có th ể m đơn g iả n h o v iệ c g iả i h ệ p h n g t r ì n h lưu lượng b ằ n g thòi điểm tạ i biên t r ê n tạ i n ú t dải k ê n h d ấ n Có m ộ t n g o i lệ trư n g hớp tư n g tự n h đ i v ó i b i d ò n g c h ả y sườn dốic v k ê n h d ẫ n k h i lư u lư ợ n g ỏ m ọ i th i đ iế m t t i n ú t t r ê n c ù n g c ủ a k ê n h th ứ tổ n g c ủ a lư u lư ợ n g t i n ú t d ỏ i c ủ a k ê n h k h c C c g iá t r ị A Q tìm t i m ộ t bư óc t h ị i g ia n t r ì n h p h ầ n tử h ữ u h n đổ t ì m cá c g iá t r ị A , Q ỏ bước th i g ia n đư a v o p h n g t iế p th e o C ác g iá t r ị > ỈQIt~At tạ i m ột bước thịi gian tín h to n sè trở t h n h giá trị /Alt v IQIt t r o n g bước t h ị i g ia n t í n h to n t iế p th e o Q u t r ì n h n y th ự c h iệ n c h o đ ế n k h i tìm k ế t q u ả c ầ n t h iế t 97 A p d a n g m ỏ h ì n h t h ú y cĩỏ nịỉ hoe c c p h ẩ n t T í n h to ì ì c c p h ầ n t t a o t h n h từ b iê n (tô c ủ a c c b ic n c ù a tr ììỊ i t a i n ú t Viộc giải hệ p h n g t r i n h thườn g Sì í d ụ n g đố l i n h t o n ẩ n sô bô s u n g h a y h iê n c ủ a trư n g th ù h T r o n g trư n g hợ p n y , phư ng t r ì n h M a n n in g c h o g iá t r ị Q t i m sau k h i g iá t r ị A đ t ín h to n từ p h n g t r ì n h p h a n tư tìIIII h n C h n g t r in h d iỏ n to n lù T ro n g chư ơng tr ìn h đư a vào đặc t r n g t h u ý v ă n n h đ ộ đốc, hệ sô M a n n in g , m a v ợ t t h ă m tr o n g từ n g p h a n tứ C ác cô n g t r ì n h c h ậ m lũ h c h a c ủ n g có th ể m h ìn h hơá D ấ u o cua q u t r ì n h d iễ n to n lù lư ợ n g m a v ợ t th ấ m Q u t r ì n h m a vư ợ t th â m dược dự a t r ê n c ó n g t r i n h c ù a L i (1 ) L i & n n k (1 7 ) C ó th ể dư a r a k h i n iệ m vê v ù n g r iê n g b iệ t C ác v ù n g n y m ặ t t iề m n ă n g se p h n ứ n g th e o cách k h c n h a u đ i v ó i m ộ t đ ẩ u v o m a ch o trư c N h ữ n g v ù n g gọi đơn vị p h ản ứng th ủ y vă n ( H R U - hydrologicaì r e s p o n s e U ìỉits) (lược p h n lo i hòi câ u tr ú c ( t, độ s â u c u a t ầ n g (lấ t n h ó m đ ấ t ló p p h ủ th ự c v t P h n g t r ì n h th â m H o lt a n ctược sử d ụ n g (te t i n h m a vư ợt th ấ m tr o n g từ n g dơ n v ị p h ả n ú n g t h ủ y vã n Đê n h ậ n b iế t x c đ ịn h đơn v ị p h n ứ n g t h u ỷ v ã n c a n có x e m x é t tổ n g hợ p to n (liệ n đ iể u k iệ n th ổ ỡ ng lớ p p h ủ c ủ a lư u vự c M i m ộ t tố hợp c ủ a p h â n lo i tr ẽ n đước coi m ộ t đơn v ị p h ả n ứ n g d u y n h ấ t, tạ o th n h m ộ t chuồi lớn H R U N ói c h u n g m ột p h ầ n tử th n g có p h ả i t í n h t r u n g b ìn h t r ọ n g số cù a t r ị m a vư ợ t t h ấ m H R U v ậ y c ầ n nì Ưa vượt t h ấ m cu a H R U đẽ xá c đ in h m ộ t g iá c h o to n p h ầ n tu ỉ)ỏ lấ y t r u n g b ìn h có tr ọ n g sơ lưới p h ầ n từ h ữ u h n d t c h n g lậ n lư i l i R U Sau đó, p h ầ n t r ă m c ủ a từ n g p h a n từ ch ứ a m ộ t H R U n o có th ể x c đ ịn h H ệ sô M a n n in g c ủ a từ n g p h ầ n tử c ù n g cỉược xá c đ ịn h th e o c c h lấ y t r u n g b ìn h có tr ọ n g sơ n h t r ê n D o dặc trư n g vê sử d ụ n g đ ấ t đ cỉược sử d ụ n g k h i x c đ ịn h H R U n ê n m ỗ i lo i đ ấ t có th ế g n g iá t r ị h ệ sô M a n n in g 11 v lấ y t r u n g b ìn h t r ọ n g sô (lê xác đ ịn h hộ sô M a n n in g r) c h o to n p h ẩ n từ Đ ộ dôc c ù a từ n g p h a n tử có th ê xác đ ịn h th e o b ả n d (ỉịa h ì n h c ủ a k h u vự c Đ ộ (lốc p h ầ n tử lị n g d ẫ n có th ố t ìm (lược th e o c c h tư n g tự Kiểm tra mơ hình Sỏ liệu đ c d ò n g c h ả y từ băi d ò n g ch ả y sườn đốc c ú a Crawford L in s le y (196G ) đ â đước su d ụ n g đ ế k iỏ m tr a t í n h đ ú n g d ã n c ủ a c h n g to n lù đ ố i v ó i d ị n g c h ả y sườn dốc t r ì n h d iễ n Phương p h p x ấ p x ỉ b ằ n g p h ầ n từ hữu h n c h o k ế t q u ả có th ể th o a m n m ặc d ù việ c y hệ sỏ M a n n in g b iế n đ ố i th e o độ sâ u có th ố c ị n cho k ế t q u t ố t hơ n nữ a Mơ hìn h cịn có th e áp d ụ n g cho cà lưu vực lỏn tự n h iê n (R oss, 1975) Các p h é p k iể m t r a h ộ i tụ , t in h ổn đ ịn h v ả n h h n g c ủ a c ủ a v iệ c p h â n bô lưới ỏ khác n h a u (ỉtVi dỏn g chíiy lù xét đôn (R oss, 1975) 98 Nguyên T h a n h Sơn, Lương Tuấn Anh (ỉ Áp d ụ n g I11 Ơ h ì n h M h ìn h sử d ụ n g dể giải quvêt toá n quy hoạch lư u vực sôn g Trà K h ú c d ể t í n h to n ả n h h n g c ủ a t h a y đ ổ i đ ất v sử d ụ n g đ ấ t th e o k h ô n g g ia n đến dòng chày L i p h ầ n từ h ữ u h n b a o g m đơn v ị t h u ỳ v ă n v ó i 150 p h ầ n tử C ác p h ầ n tử p h â n c h ia t r ê n sở n g h iê n u hư ng d ò n g c h ả y b ả n đồ h ỏ n g sườn, b ả n dồ độ cỉốc tíc h h ợ p q u a b n đồ đ ịa h ìn h b a n g c ô n g n g h ệ sỏ ho*á v p h ầ n m ề m GIS: M a p in ío r, AcVievv Kích thước c ủ a từ n g p h ầ n tử có th ể x c định trực t iế p t r ê n h ì n h vẽ đ ã sơ h o C ác th ô n g sô* vê độ dốc, sử d ụ n g đ ấ t c ủ a p h ầ n tử dề d n g x c đ ịn h q u a c h n g g h é p b ả n đổ lư i p h ẩ n tử v b ả n đồ c h u y ê n d ụ n g Hệ sô M a n n in g đơi vói p h ầ n tử chứa lũ dược c h ọ n b ằ n g cách lấ y tru n g bình t r ọ n g sơ để có th ế t h ế h iệ n ả n h hư n g c ủ a t h a y đ ổ i sử d ụ n g đ ấ t đ ố i v ố i hệ số n h m M a n n in g H ệ s ố n h m xá c đ ịn h th e o từ n g lo i sử d ụ n g đ ấ t: b ằ n g 0,4 đ ô i v ố i đ ô i v ỏ i th a m p h ủ c â y lấ y gỗ, ,3 đ ố i v ố i c â y t r n g th ô , ,3 đ ố ì v ố i đ n g cỏ, ,2 đ ô i với v ù n g d n cư , 0 đ ỏ i v ố i v ù n g đ ấ t k h ô n g th ấ m nước M ộ t tr ậ n m a kéo d i tro n g f !ược c h ọ n m d ầ u v o đ ể t í n h to n r a q u t r ì n h d ị n g c h ả y v ỏ i g iả t h i ế t độ ẩ m lư u vực k h i b ắ t đ ầ u m a b ã o hoà 50% N g h iệ m ổ n đ ịn h đ t vớ i bước th i g ia n t í n h to n 75 g iâ y Sử d ụ n g m h ìn h m p h ó n g t ố t lủ c h o lư u vự c s ô n g V ệ v sô n g T r K h ú c V iệ c đ n h g iá ả n h h ả n g c ủ a v iệ c sử d ụ n g đ ấ t đ ế n d ò n g c h ả y ( n h g iá b n g cá ch t h a y đ ổ i cá c h ì n h th ứ c sù d ụ n g đ ấ t t r o n g p h ầ n từ sườn đốc k h c n h a u n h t h a y v ù n g t r n g c â y t h n h v ù n g k h ô n g th ấ m nước v v , t h a y đ ổ i hệ sô M a n n in g v th a y đ ổ i q u t r ì n h đ ị n g c h y M h ìn h n y c ũ n g có t h ể m ô tả đước ả n h h n g c ủ a c ô n g t r ì n h c h ậ m lũ đ ế n d ò n g c h ả y n ế u q u a n hệ lư u lư ợ n g, th ể tíc h c ủ a c n g t r ì n h n y đước xác đ ịn h T h a y đ ổ i v ị t r í c ủ a c n g t r ì n h n y t r o n g lư u vực c h o p h é p đ n h g iá ả n h hư ng c ô n g t r ì n h n y đ ế n d ò n g c h ả y t r o n g p h ụ th u ộ c v o v ị t r í c n g t r ì n h Kết luận V i v iệ c x ấ p x ỉ c h i t i ế t k h ô n g g ia n lư u vực v tíc h p h â n p h n g t r ì n h đạo h m r iê n g m tả q u t r ì n h v ậ t lý d iê n r a t r ê n lư u vực, m ô h ìn h t h u ỷ đ ộ n g lực hoc có k h ả n ă n g đ n h g iá dưởc n h ữ n g t h a y đ ổ i tr o n g p h a m v i n h ữ n g k h ô n g g ia n n h ỏ t r ê n lư u vự c đ ê n q u t r ì n h h ìn h t h n h d ò n g c h y P h ng p h p p h ầ n từ h ữ u h n có th ể p d ụ n g m ộ t cá ch h iệ u q u ả tr o n g b i to n d iễ n to n ciòng c h ả y dòng chảy m ậ t tr o n g k ê n h d ẫ n T í n h b iê n đ ộ n g th e o k h ô n g g ia n c ủ a h ìn h (lạ n g lư u vực, c ủ a đạc t í n h t h u ỷ v ă n v m a có th ế dề cỉàng x é t đ ế n t r o n g m h ìn h tr ê n V i sô liộ u đ ẩ u v o m a vư ợ t th ấ m b ả n đồ sô, p h n g p h p n y cho p h é p g iả i q u y ê t h n c h ế v ê t í n h th a t h ố t cù a sô' liệ u k h i p d u n g th ự c tê m Ap dutiị* ìììỏ h ì n h t h ù V đ ô n g hoe Ị) lì án tứ 99 m h ìn h k h c th n g g ậ p V iệ c p d ụ n g m ô h ìn h có t í n h k h t h i ca o k h i đ n h g iá tá c đ ộ n g t h a v d ố i củ a yẽ u t.ố tự n h iê n tỏ i d ò n g c h ả y M ộ t b iế n đ ộ n g n o t r ê n m ộ t p h ầ n tử có tá c đ ộ n g đ ế n to n hộ t h ô n g v ả n h h n g đ ế n d ò n g c h ả y t r ê n sơng C ó th e ( lù n g phư ng p h p n y đỏ đ n h g iá q u y h o c h đ ỏ i với v iệ c đ ả m bào bốn v ữ n g t i n g u y ố n nư ỏc D áp d ụ n g v ó i lư u vự c s ô n g T r K h ú c s ô n g V ệ ch o k ê t q u ả tố t Tài liệu tham khao B ùi V án Đức, Vũ V ă n T u ấn , Lương T uấn A nh Các mơ hỉnh tốn mưa - dịng c h ả y G iá o t r ì n h c h u y ê n đổ bậ c t iê n sĩ V iệ n K h í tư ợ n g T h u ý v ă n , 0 N g u y ề n H ữ u K h ả i, N g u y ề n T h a n h Sơn M hình tốn th u ỷ v n , G iá o t r ì n h Đ H Q G H N , 2001 Chovv V T A p p l i e d H y d r o l o g y M c G r a w H i l l , 8 R oss B.B., D N C ontractor and v o S h a n h o t lt Afimte-element model of o v c r l a n d a n d c h a n n e l fl o w fo r a s s c s s in g th e h y d r o l o g i c i m p a c t o f l a n d u s c c h c in g e VNU JO U R N AL OF S C IEN C E, Nnt , Sct , & Toch T XIX, NọỊ 2003 THE A P P L IC A T IO N OF HYDRO-DYNAMIC MO D E L ƯSING KINITE E LEM ENTS M E TH O D TO SIMULATE W A T E R F L O W P R O C E S S E S ON RIVER BASIN Nguven Thanh Son D e p a r tm e n t o f ỉ ỉ y d r o M c te o ro ìo g y a n d O c e a n o lo g y C o llc g e o f S c ie n c e , V N U L uong T u an Anh I n s t i t u d e oị ì ỉ y d r o M c te o r o lo g y T h e đ if f ic u lt ie s u s u a lly o c c u r vvhen a p p ly in g d i r e c t ly t h e h v d r o lo g ic a l m o d e ls to s im u la te th e \v a te r s h o d ’s p a r a m e te r s b e ca use o f th e la c k o f d e t a ile d o h rs e rv e d d a ta A m e th o c ỉ o f m o c le llin g th e w a te r flo w vvith a n a ly z in g th e m o d p rs in p u t u s in g G IS te c h n iq u e s and u n lim it e d q u a n t it y of e le m e n ts of r e la t iv e hom ogenous \v a te rs h e đ 's c o m p o n e n ts w a s p re s e n te d in t h is p a p e r T h e a p llic a t io n o f th e m o d e l has s h o w n th e a b i li t y o f th e m odel to e s tim a te th e im p a c t o f c h a n g in g of g e o g p h ic a l c o n d itio n s o n th e íb r m a t io n a n d c le v e lo p m e n t o f w a t e r f lo w o n a b a s in , th a t is v e r y u s e fu l to o l fo r th e c a tc h m c n t m a n a g e m e n t a n d p la n n in g w o r k ... th eo phướng pháp (liền tốn sóng dộng hoc d ũ n g cho việc đánh giá tác: động việc sừ d ụ n g clât đơi với địng chày lưu vực quan điểm hộ thống M h ìn h phầ n tử hửu hạn sóng dộng học đán h giá... tác d ộ n g việc sử d ụ n g d t trơ n lưu vực đến dịng chảy M ỏ h ìn h t h u ý đ ộ n g lự c học dự a trê n sỏ x ấ p x í c h i t iế t k h ô n g g ia n lư u vực t ích p h â n sỏ t r ị cá c p h n... dịng chảy trê n m ặ t đ ầu dòng chảy trê n m ộ t đ ố i với k ê n h d ẫ n ), A: D iộ n tíc h d ị n g c h ả y tr o n g b ã i d ò n g c h ả y t r ê n m ặ t t r o n g k ê n h d a n x: k h o ả n g cách