) ( . 13 , 0 10 ) ( . 23 ) ( II CN II CN III CN (1.32)
Công thức (1.31) và (1.32) được rút ra qua các quan hệ thực nghiệm trên nhiều lưu vực ở Mỹ [111]. Nếu lưu vực được tạo thành bởi nhiều loại đất và có nhiều loại hình sử dụng đất khác nhau, có thể tính một giá trị hỗn hợp của CN theo công thức bình quân trọng số diện tích [138].
1.3.2. Phát triển SCS
Cho dù sự phát triển khởi đầu với ý định chủ yếu là bảo vệ thổ nhưỡng, nhưng phương pháp SCS đã tiến triển xa hơn so với mục tiêu ban đầu của nó. Cơ quan bảo vệ thổ nhưỡng Hoa Kỳ đã phát triển thành phương pháp diễn toán lượng dòng chảy từ lượng mưa trong những trận mưa rào. Phương pháp SCS được sử dụng rộng rãi để đánh giá tổng lượng dòng chảy và lưu lượng lớn nhất ở những khu vực không được đo đạc như các vùng đô thị hoặc nông thôn nằm trên lưu vực, và trở thành một phần quan trọng trong các mô hình tổng hợp mô phỏng quá trình mưa - dòng chảy [97, 105, 112, 136, 150, 154]. Mặc dù hiện nay việc áp dụng phương pháp SCS trong việc đánh giá dòng chảy đã khác so với năm 1960, nhưng tính phổ
biến của nó vẫn được duy trì qua nhiều năm bởi dễ áp dụng và cũng bởi những số liệu mặt đệm ngày càng dễ cập nhật để có thể lựa chọn giá trị thông số theo những đặc trưng tự nhiên của lưu vực. Phương pháp SCS được sử dụng rộng rãi trong việc đánh giá dòng chảy trên các lưu vực từ loại nhỏ và vừa. Phần lớn giả thiết tới hạn của phương pháp SCS cho rằng tỷ lệ giữa lượng cầm giữ thực và tiềm năng bằng tỷ lệ giữa lượng dòng chảy thực và tiềm năng, nhưng không nói rõ là từ lý luận hay từ kinh nghiệm.
Nhằm chứng minh về mối quan hệ này Bofu Yu (1998) [107] trong nghiên cứu của mình, đã cho rằng tính lý luận của phương pháp SCS về đánh giá dòng chảy có thể bắt nguồn từ giả thiết bởi:
(1) Khả năng thấm biến đổi trong không gian phân bố theo hàm số mũ; (2) Tốc độ mưa biến đổi theo thời gian cũng phân bố theo hàm số mũ.
Cơ sở lý luận của phương pháp SCS cho phép xác nhận tính hợp lý của nó với việc nghiên cứu cường độ mưa và khả năng thấm thực biến đổi theo thời gian và không gian một cách riêng biệt và có thể mô tả bằng phương pháp giải tích.
Qua khảo sát các nghiên cứu về phương pháp SCS, Bofu Yu cũng đánh giá hạn chế của nó là phụ thuộc vào tỷ lệ không gian và thời gian, nơi phương pháp được áp dụng, hay nói cách khác sự thành công của phương pháp SCS bị giới hạn bởi cỡ lưu vực.
Do tính dễ áp dụng, phương pháp SCS từ lâu đã được áp dụng rộng rãi ngoài Hoa Kỳ và mang lại những thành công nhất định ở ấn Độ [98, 128], úc [108], Ba Lan [100], Niu Di lân [101] v.v.. Tuy nhiên, khi áp dụng phương pháp SCS ngoài lãnh thổ nước Mỹ đòi hỏi có những cải tiến cho phù hợp. Có thể nhận thấy rằng các cải tiến này tập trung vào các hướng:
(1) Xem xét lại công thức quan hệ giữa lượng tổn thất ban đầu Ia và lượng cầm giữ tiềm năng S cho phù hợp với điều kiện địa phương và khái quát công thức tính mưa hiệu quả (1.29) thành:
S P S P Pe ) 1 ( 2 (1.33) với 0 < < 1.
(2) Xem xét lại công thức liên hệ để tính hệ số CN (1.31) và (1.32) trong các trường hợp ứng với độ ẩm kỳ trước giữa ACM II với ACM I và ACM III.
(3) Xây dựng lại bảng tra cứu mối quan hệ giữa các loại đất và tình hình sử dụng đất và chỉ số CN trong trường hợp ACM II (Ia = 0.2 S) [92].
* * *
Với mục tiêu là "Nghiên cứu mô phỏng quá trình mưa - dòng chảy phục vụ sử dụng hợp lý tài nguyên nước và đất một số lưu vực sông thượng nguồn Miền Trung", tác giả lựa chọn phương pháp SCS và phương pháp phần tử hữu hạn áp dụng trong mô hình sóng động học 1 chiều để giải quyết bài toán mô phỏng lũ và đánh giá tác động của các điều kiện sử dụng đất, thảm thực vật trên lưu vực đến dòng chảy, phục vụ cho việc tối ưu hoá khai thác sử dụng nước và đất trên lãnh thổ. Tác giả cùng tập thể hướng dẫn khoa học đã tiến hành các nghiên cứu nhằm nâng cao độ ổn định của mô hình sóng động học phương pháp phần tử hữu hạn [3, 5, 70]. Đã sử dụng mô hình sóng động học một chiều KW-1D mô phỏng lũ cho các lưu vực sông Tả Trạch đến trạm Thượng Nhật [65] sông Thu Bồn đến trạm Nông Sơn [62], sông Trà Khúc đến trạm Sơn Giang [24, 55, 56] và sông Vệ đến trạm An Chỉ [57, 59] cho kết quả khả quan. Nhằm nâng cao hiệu quả của phương pháp SCS đã tiến hành hiệu chỉnh các công thức tính thấm [61] và sử dụng phương pháp nằy để đánh giá các kịch bản sử dụng đất trên 4 lưu vực nói trên [62]. Nâng cao hiệu quả của mô hình để phục vụ công tác dự báo và cảnh báo lũ, tiến hành liên kết sử dụng mưa dự báo từ mô hình khí tượng RAMS để dự báo lũ 3 ngày trên sông Trà Khúc đến trạm trạm Sơn Giang cho kết quả đầy triển vọng [77, 154].
Kết luận chương 1. Qua việc tổng quan về các tài liệu và phương pháp luận về phát triển mô hình toán mưa – dòng chảy trên thế giới và thực tiễn áp dụng ở Việt Nam cho thấy:
1. Có nhiều công trình nghiên cứu về dự báo, cảnh bão lũ cũng như quản lý tài nguyên nước lưu vực sông trên địa bàn nghiên cứu, nhưng đều dựa trên các mô hình có sẵn tiếp thu từ nước ngoài. Chưa có một công trình nào về xây dựng mô hình toán mưa – dòng chảy kết hợp cả hai mục đích dự báo lũ và sử dụng hợp lý tài nguyên nước và đất lưu vực sông ở Miền Trung.
2. Việc lựa chọn mô hình sóng động học một chiều, phương pháp phần tử hữu hạn và phương pháp SCS là có cơ sở khoa học để xây dựng một mô hình toán đáp ứng mục tiêu “Nghiên cứu mô phỏng quá trình mưa - dòng chảy phục vụ sử dụng hợp lý tài nguyên nước và đất một số lưu vực sông ngòi Miền Trung”. Đây là một hướng tiếp cận mới.
Chương 2
điều kiện địa lý tự nhiên và kinh tế xã hội một số lưu vực thượng nguồn Miền Trung trong mối liên quan với quá
trình mưa – dòng chảy