Kiểm tra mô hình đƣợc thực hiện với các số liệu thực đo mùa lũ 1999 và 2009. a. Số liệu đầu vào
Trạm thủy văn Thạnh Mỹ là biên đầu vào lƣu lƣợng. Số liệu thực đo là lƣu lƣợng nƣớc tại trạm theo những mốc thời gian khác nhau là 1h, 2h, 3h, 6h. Nhƣng do đặc thù của mô hình tính toán cần số liệu lƣu lƣợng đo theo chu kỳ 1h nên số liệu thực đo đã đƣợc xử lý nội suy để có đƣợc dạng số liệu nhƣ mong muốn. Các hình dƣới đây thể hiện lƣu lƣợng đầu vào cho tính toán trong mô hình năm 1999 và 2009.
Hình 3.21: Biên lưu lượng tại Thạnh Mỹ 01/09 – 31/12/2009 để kiểm tra mô hình
Hình 3.23: Biên mực nước tại Cửa Hàn năm 2009 để kiểm tra mô hình
c. Kết quả kiểm tra mô hình
Kết quả kiểm tra mô hình cho năm 1999 và 2009 tại 2 trạm đo Ái Nghĩa và Cẩm Lệ đƣợc trình bày trên các hình từ hình 3.26 đến hình 3.29. Độ tin cậy của mô hình đƣợc đánh giá qua hệ số Nash và sai số đỉnh lũ đƣợc trình bày trong bảng 3.8. Có thể nhận thấy rằng, với bộ thông đã tìm đƣợc trong quá trình hiệu chỉnh theo ứng dụng của quá trình nghiên cứu tỷ lệ phân lƣu mô hình vẫn đảm bảo chất lƣợng cho bài toán kiểm tra. Hệ số Nash-Sutcliffe của 4 điểm quan trắc có giá trị khá ổn định đạt từ 0.75 trở lên, sai số đỉnh lũ trung bình không vƣợt quá 10%. Sai số lớn nhất là 11.33% tại Hội Khách.
Hình 3.25: So sánh mực nước thực đo và tính toán tại Cẩm Lệ năm 1999
Hình 3.26: So sánh mực nước thực đo và tính toán tại Ái Nghĩa năm 2009
Bảng 3.8: Hệ số Nash-Sutcliffe cho các điểm quan trắc giai đoạn kiểm tra mô hình Năm kiểm định Điểm quan trắc Hệ số Nash Sai số đỉnh lũ (%)
1999 Thạnh Mỹ 0.915 1.518 Hội Khách 0.975 4.545 Ái Nghĩa 0.884 2.142 Cẩm Lệ 0.801 9.014 2009 Thạnh Mỹ 0.888 6.448 Hội Khách 0.756 11.333 Ái Nghĩa 0.934 9.192 Cẩm Lệ 0.823 2.454
KẾT LUẬN
Bài toán phân lƣu đƣợc đƣa ra đơn giản hơn so với thực tế luận văn đã đƣợc giải bằng phƣơng pháp Runge – Kutta, một trong những phƣơng pháp phổ biến và thƣờng đƣợc sử dụng. Kết quả giải toán đã xác định đƣợc ảnh hƣởng của tỷ lệ phân lƣu phụ thuộc vào các yếu tố: độ dốc, độ dài, hệ số nhám, biên mực nƣớc, bề rộng các nhánh sông.
Bài toán phân lƣu ở trên trên cũng đƣợc giải quyết trong mô hình HEC – RAS với một số trƣờng hợp cụ thể. Kết quả tính toán theo mô hình đƣợc so sánh với kết quả tính toán theo phƣơng pháp giải tích ở trên để chứng tỏ sự phù hợp của những ảnh hƣởng đó tới tỷ lệ phân lƣu. Khi áp dụng vào bài toán thực tế cho mạng sông Vu Gia – Hàn, ảnh hƣởng của các thông số ở trên đã đƣợc dùng trong quá trình hiệu chỉnh mô hình, áp dụng cho nhánh phân lƣu từ sông Vu Gia sang sông Lạc Thành và sông Yên. Bộ thông số này sau đó cũng dùng trong quá trình kiểm tra mô hình.
Hiệu chỉnh mô hình đƣợc thực hiện nhiều lần bằng cách thay đổi các thông số trong mô hình theo kết quả thu nhận đƣợc trong Chƣơng 1. Kết quả hiệu chỉnh đƣợc kiểm tra qua hệ số Nash. Với bộ thông số cuối cùng thu đƣợc hệ số Nash đạt đƣợc khá cao (Nash= 0.91) tại trạm thủy văn Ái Nghĩa trên sông Vu Gia. Sai số đỉnh lũ giữa mực nƣớc thực đo và mực nƣớc theo tính toán trong mô hình là 0.14m (3.487%) năm 2006 và 0.38m (5.502%) năm 2007. Các trạm thủy văn: Thạnh Mỹ và Hội Khách sai số này chỉ từ 0.01m đến 0.14m (tƣơng ứng với sai số từ 0.7% đến 8.374%). Tại trạm thủy văn Cẩm Lệ trên sông Yên, tuy hệ số Nash đạt đƣợc không cao (Nash = 0.705) nhƣng xét về pha dao động và biên độ thì hoàn toàn phù hợp. Sai số đỉnh lũ không quá 2.42%. Điều này chứng tỏ rằng hệ số Nash tính cho trạm Cẩm Lệ bị ảnh hƣởng lớn bởi đƣờng chân lũ và dao động của thủy triều từ biển chảy vào.
Nhƣ vậy, luận văn đã đạt đƣợc mục tiêu đề ra là nghiên cứu ảnh hƣởng của các thông số trong mô hình thủy lực 1 chiều (1D) tới tỷ lệ phân lƣu dòng chảy. Từ đó áp dụng trong quá trình hiệu chỉnh mô hình cho mạng sông Vu Gia – Hàn. Việc có đƣợc những định hƣớng hiệu chỉnh đã cho quá trình hiệu chỉnh đạt đƣợc kết quả mong muốn một cách nhanh chóng hơn, giảm thiểu đƣợc thời gian tính toán cho ngƣời sử dụng mô hình.
Tuy nhiên, quá trình nghiên cứu mô hình còn cho thấy ảnh hƣởng của góc phân lƣu chƣa đƣợc tính đến trong quá trình tính toán. Vậy góc phân lƣu này: có ảnh hƣởng không và ảnh hƣởng nhƣ thế nào cũng cần đƣợc xem xét? Ngoài mô hình 1D, mô hình 2 chiều (2D) hiện nay tỏ ra rất hữu dụng trong việc mô phỏng thực tế. Mô hình 2D sẽ mô phỏng phân lƣu nhƣ thế nào và thực hiện tính toán tại phân lƣu ra sao? Theo những phân tích này, tác giả đƣa ra một số kiến nghị nhƣ sau:
1.Nghiên cứu đề xuất mô hình 1D có tính đến ảnh hƣởng của góc phân lƣu nhằm định hƣớng cho việc hiệu chỉnh mô hình 1D phù hợp hơn với các phân lƣu khác nhau trong thực tế.
2.Sử dụng mô hình 2D để nghiên cứu chi tiết ảnh hƣởng hình học trong bài toán phân lƣu.
Một phần kết quả thực hiện trong luận văn đã đƣợc báo cáo trong Hội nghị Khoa học Cơ học Thủy khí toàn quốc năm 2010 và đăng tuyển trên “Tuyển tập các công trình Hội nghị Khoa học Cơ học Thủy khí Toàn quốc năm 2010”.
DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ
1. Hà Ngọc Hiến, Trần Thị Hƣơng, “Xây dựng mô hình tính toán dòng chảy lũ trên sông Vu Gia – Hàn bằng phần mềm HEC-RAS”, Tuyển tập công trình hội nghị khoa học Cơ học Thủy khí toàn quốc năm 2010, Tr.219-228
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Runge%E2%80%93Kutta_methods
2. http://vi.wikipedia.org/wiki/B%C3%A1n_k%C3%ADnh_th%E1%BB%A7y_l%E 1%BB%B1c
3. Phạm Kỳ Anh (1996), Giải tích số, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội 4. http://apps.nrbook.com/empanel/index.html#pg=907
5. M. V. Bulatov, G. V. Berghe (2009), Two-step fourth order methods for linear ODEs of the second order, Numer. Algorithms, 51, No4, pp. 449-460.
6. D. Quiney (1987), An Introduction to the Numerical Solution of Differential Equations, John Wiley & Son Inc., England.
7. HEC - RAS 4.0 Hydraulic Reference Manual 8. HEC – RAS 4.0 User’s Manual
9. HEC – RAS 4.0 Applications Guide
10. Báo cáo tổng hợp Dự Án “Quy hoạch phát triển nguồn tài nguyên nước lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn”, Viện Quy Hoạch Thủy lợi, Hà Nội 2004.
11. Giáo trình đào tạo – Tăng cƣờng năng lực các viện ngành nƣớc (WAterSPS). Mô đun lập mô hình thủy động lực một chiều Chính phủ Việt Nam (Bộ NN và PTNT) – Chính phủ Đan Mạch (Danida), 4/2004.
12. Đề tài Nghiên cứu khoa học độc lập cấp nhà nƣớc: “Nghiên cứu đề xuất giải pháp quản lý sử dụng tổng hợp tài nguyên nước (nước mưa, nước mặt, nước dưới đất và nước ven bờ) lưu vực sông Vu Gia – sông Hàn đáp ứng nhu cầu phát triển bền vững thành phố Đà Nẵng” – ĐTĐL.2007G/43, Viện Công nghệ Môi trƣờng
PHỤ LỤC
2. Kết quả so sánh mực nƣớc giữa tính toán theo mô hình và thực đo
Mực nước thực đo và tính toán tại trạm đo Thành Mỹ năm 2007
Mực nước thực đo và tính toán tại trạm đo Ái Nghĩa năm 2007