3.1 Số liệu yêu cầu
Những yêu cầu cơ bản về dữ liệu cho mô hình NAM bao gồm: Tham số mô hình
Điều kiện ban đầu
Dữ liệu khí tượng thủy văn
Dữ liệu dòng chảy cho việc thẩm định và công nhận mô hình Yêu cầu về dữ liệu khí tượng thuỷ văn cơ bản là:
• Lượng mưa
• Bốc hơi thoát hơi nước
Mô hình NAM cũng cho phép lập mô hình có sự can thiệp của con người trong chu kỳ thuỷ văn học liên quan đến khía cạnh tưới và bước nước ngầm. Trong trường hợp này tỷ lệ chuỗi thời gian của việc tưới và khai thác nước ngầm được yêu cầu.
Để mô phỏng mưa dòng chảy trong vùng nghiên cứu đã sử dụng số liệu: - Tổng lượng mưa tháng
- Lưu lượng trung bình tháng
- Lượng bốc hơi thoát hơi trung bình tháng nhiều nước.
3.2 Cấu trúc mô hình
Một mô hình khái niệm giống như NAM được dựa trên phương trình và cấu trúc vật lý, được sử dụng cùng với cấu trúc bán kinh nghiệm. Là một mô hình trọn gói, NAM xử lý mỗi một lưu vực như là một đơn vị riêng lẻ. Do đó, tham số và biến số trình bày giá trị trung bình cho toàn bộ lưu vực. Như là kết quả, một vài tham số mô hình có thể được đánh giá từ dữ liệu lưu vực vật lý nhưng ước tình tham số cuối cùng phải được tiến hành bằng cách thẩm định với chuỗi thời gian của quan sát thuỷ văn.
Hình 3.1 Cấu trúc mô hình mưa dòng NAM
Cấu trúc mô hình NAM được trình bày trong hình 4.1, nó là một sự mô phỏng của giai đoạn đất trong chu kỳ thủy văn. NAM mô phỏng quá trình lượng mưa - dòng chảy mặt bằng việc giải thích liên tục cho các thành phần trong bốn lưu trữ tương tác lẫn nhau và khác nhau mà trình bày thành tố vật lý của lưu vực. Trong hình 3.1 có 3 tầng lưu trữ được phân biết như sau:
• Lưu trữ bề mặt: lượng nước bị chặn trong thảm phủ thực vật, trữ trong vùng trũng và trên bề mặt, trong khu vực đất được canh tác.
• Lưu trữ tầng thấp và tầng rễ: lượng nước được trữ trong tầng đáy giữa khả
năng giữ nước ngoài đồng và điểm cây héo.
• Lưu trữ nước ngầm: lượng nước trong tầng ngầm ở dưới lớp nước ngầm. Ngoài ra NAM cho phép xử lý các can thiệp của con người trong chu kỳ thuỷ văn như tưới và bơm nước ngầm.
Dựa trên dữ liệu thuỷ văn NAM tính toán dòng chảy của lưu vực cũng như thông tin về các thành tố khác của các lớp đất trong chu kỳ thuỷ văn chẳng hạn như vbiến đổi thời gian của sự bốc hơi, thành phần độ ẩm của đất, lượng ngấm nước bề mặt và mức nước ngầm. Dòng chảy lưu vực kết quả được chia theo từng dòng chảy trên mặt đất, chảy vào các dòng chảy phía dưới.
3.3 Các thành phần lập mô hình
Lưu trữ về mặt gồm có Umax giới hạn trên của lượng nước trên lưu trữ bề mặt và lượng nước thực tế U, trong lưu trữ bề mặt. Lượng mưa vào vùng lưu trữ bề mặt. Lượng nước thoát từ lưu trữ bề mặt gồm có: 1. Bốc thoát hơi tiềm năng và Rain P Umax U Ep Ea Lmax L Overland flow Interflow QF IF PN SURFACE STORAGE
LOWER ZONE STORAGE
GROUNDWATER STORAGE DL G BFu CKBF BF BASEFLOW GWL GWLBF0 QIF QOF CK1 CK2 CAFLUX GWPUMP
2. Dòng chảy trên bề mặt
Nếu lượng mưa cung cấp sau khi đã thoát đi mà vẫn vượt quá Umax , vượt quá PN thì sẽđược chuyển thành lượng thấm vào tầng thấp hơn và lưu trữ nước ngầm
Lưu trữ tầng thấp có giới hạn trên của lượng nước Lmax và lượng nước thực tế L
trong lưu trữ tầng thấp. Tỷ lệ tiềm năng của lưu trữ tầng đáyL/Lmaxđóng vai trò quan trọng trong dòng chảy cho mô hình dịch chuyển từ tầng đáy, dòng chảy tràn, Dòng hội lưu và lượng nước nạp vào dòng ngầm, các khái niệm trên được thể hiện trong công thức sau: max max max / : / 1 0 : / L L Tr Q A if L L Tr Tr Q if L L Tr − ⎛ ⎞ = ⎜ ⎟ > − ⎝ ⎠ = ≤ (4.1) Trong đó:
• Trong trường hợp thoát hơi nước cung cấp không đủ từ tầng bề mặt xuống tầng đáy:
Q E= a A E= p−U Tr=0 (4.2)
• Với chảy tràn: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Q QOF= A CQOF x P= N Tr TOF= (4.3)
• Chảy bề mặt:
Q QIF= A U CKIF Tr TIF= / = (4.4)
• Lượng nước nạp vào dòng ngầm:
Q G A P= = N−QOF Tr TG= (4.5)
với: Ea = bốc thoát hơi từ tầng đáy Ep = Bốc thoát hơi nước tiềm năng QOF = Dòng chảy tràn
CQOF = Hệ số nước chảy tràn bề mặt: 0≤CQOF≤1 TOF = giá trị ngưỡng dòng chảy tràn: 0≤TOF≤1 QIF = Dòng hội lưu
CKIF = Hằng số thời gian cho dòng hội lưu
TIF = Giá trị ngưỡng vùng đáy cho dòng hội lưu: 0≤TIF≤1 G = Lượng nước nạp vào dòng ngầm
TG = Giá trị ngưỡng vùng đáy cho lượng nạp vào tầng nước ngầm: 0≤TG≤1 Lượng nước PN từ tầng lưu trữ bề mặt trước tiên được chuyển đến dòng chảy bề
mặt và lượng nạp vào dòng ngầm theo công thức (4.3) và (4.5). Phần dư thừa (∆L) tăng
độẩm của đất ở tầng rễ:
N
L P QOF G
Quy luật chảy của dòng hội lưu là thông qua hai bể chứa tuyến tính với hằng số
thời gian CK12
Quy luật chảy của Dòng chảy tràn trên bề mặt là thông qua một bể chứa tuyến tính với hằng số biến thiên thời gian CK 12 min 12 min min CK QF QF CK QF CK QF QF QF β − < ⎧ ⎪ =⎨ ⎛ ⎞ ≥ ⎜ ⎟ ⎪ ⎝ ⎠ ⎩ (4.7) Trong đó: QF = Dòng chảy tràn trên bề mặt
QFmin = Giới hạn dưới của QF theo quy luật tuyến tính
β = 0.4 Khi hệ số Manning là Dòng chảy tràn trên bề mặt
Dòng chảy cơ bản BF từ khu lưu trữ nước ngầm, dòng chảy từ khái niệm bể chứa tuyến tính với hằng số thời gian CKBF.
Ngoài ra, còn có các thông sốđể:
1. Tính toán tiêu từ các lưu vực bên cạnh (1-Carea)G, với Carea là tỷ lệ giữa diện tích lưu vực nước ngầm và khu vực lưu vực địa hình.
2. Để dòng chảy nước ngầm linh hoạt hơn (thay đổi thành chậm hơn sau một thời gian nào đó) có thể bổ cập trữ lượng nước ngầm thấp hơn CQLOW của G; dòng chảy ra của mô hình là dòng chảy ra từ bể chứa tuyến tính với hằng số thời gian CKLOW.