x Trong kiӇm nghiӋm mô hình, lý tѭӣng nhҩt là sӕ liӋu quan trҳc có ÿҫyÿӫ sӵ kiӇm soát chҩt lѭӧng,ÿӫ chi tiӃt và ÿӫ ÿӝ dài theo thӡi gian.
x Thӵc tӃ là chuӛi sӕ liӋu không ÿӫ dài, cҫn phҧi có các phѭѫng pháp mӟi ÿӇ kéo dài chuӛi sӕ liӋu tӯ thӵc tӃ ngoài hiӋn trѭӡng hoһc lҩy thêm tӯ các lѭu vӵc tѭѫng tӵ, tình huӕng môi trѭӡng xҩp xӍ.
x Cҫn thiӃt phҧi ÿánh giá các ҧnh hѭӣng do sӵ không chҳc chҳn cӫa các thông sӕ
nhұp vào mô hình khi xem xét sӵ thӇ hiӋn mô hình.
x Các sӕ liӋu thӵc tӃ nghèo nàn có thӇ dүnÿӃn sӵ hiӋu chӍnh và kiӇm chӭng sai lҥc. Mӝt sӕ ngѭӡi làm mô hình cӕ gҳng sӱ dөng phép ngoҥi suy ÿӇ kéo dài chuӛi sӕ
NTTULIB
--- TS. Lê Anh Tuҩn
38 liӋu có thӇ dүnÿӃn tình trҥng có kӃt quҧ giҧiÿáp ÿúng cho nhӳng nguyên nhân sai lҫm. ĈiӅu này làm hҥn chӃ hiӋu quҧ mô hình.
4.3.2 Hұu kiӇm viӋc phê chuҭn và kiӇm nghiӋm mô hình
x Mһc dҫu viӋc hiӋu chӍnh và kiӇm chӭng có thӇ thӓa mãn mӝt sӕ chӍ tiêu thӕng kê nhѭng cNJng cҫn ÿánh giá ÿӝ chính xác cӫa mô hình khi tiên ÿoán kӃt quҧ cho tѭѫng lai. Bѭӟc làm này gӑi là hұu kiӇm (post-audit).
x Trong công viӋc hұu kiӇm, các dӳ liӋu mӟi sӁ ÿѭӧc thu thұp nhiӅu năm sau khi viӋc nghiên cӭu mô hình ÿã hoàn tҩt trѭӟcÿó. ViӋc vұn hành mô hình vӟi chuӛi sӕ liӋu mӟiÿӇ ÿánh giá mӭcÿӝ chính xác tiên ÿoán ÿҫu ra. Có thӇ có nhӳng thay
ÿәi yӃu tӕ vұt lý nhѭ ÿӏa hình, ÿӝ che phӫ mһt ÿҩt, thay ÿәi khi sӱ dөng nguӗn nѭӟc và các tài nguyên khác làm các thông sӕ mô hình ÿã nghiên cӭu trѭӟc ÿó không còn chính xác nӳa hay xuҩt hiӋn nhӳng khác biӋt có ý nghƭa.
x Khi mô hình cNJ không còn thӓa mãn kӃt quҧ sӵ tiên ÿoán, nhҩt thiӃt phҧi hiӋu chӍnh và kiӇm nghiӋm lҥi các thông sӕ hoһc phҧi thay ÿәi giҧ thiӃt, thuұt tính toán, và thұm chí thay ÿәi cҩu trúc, khái niӋm mô hình.
NTTULIB
Chѭѫng 5. ӬNG DӨNG MÔ HÌNH HÓA MÔI TRѬӠNG 5.1 Sѫ ÿӗ phát triӇn và ӭng dөng mô hình
Hình 5.1 là sѫ ÿӗ tәng quát cho các bѭӟc hoàn chӍnh viӋc phát triӇn và ӭng dөng mӝt mô hình. Trong ÿó 2 quá trình ÿѭӧc xem là quan trӑng là lұp trình thuұt toán và ÿánh giá kӃt quҧ cӫa mô hình.
Hình 5.1 Sѫ ÿӗ phát triӇn và ӭng dөng mô hình
Xác ÿӏnh mөc tiêu cӫa mô hình
Lѭӧc khҧo các tài liӋu liên quan
Khái quát hóa mô hình
Hình thành thuұt toán sӕ
Mã hóa mô hình
Hӧp lý hóa mã sӕ
Phân tích ÿӝ nhҥy
Thӱ nghiӋm và ÿánh giá mô hình
Ӭng dөng mô hình Trình bày kӃt quҧ Hұu kiӇm Thӱ mù Táiÿánh giá tiӃn trình HiӋu chӍnh KiӇm nghiӋm Giҧi thuұt sӕ Sӕ liӋu thӵc tӃ Sӕ liӋu thӵc tӃ Lұp trình Ĉánh giá
NTTULIB --- TS. Lê Anh Tuҩn 40 ßMô hình khí hұu toàn cҫu Mô hình tài nguyên tiӇu lөcÿӏa Mô hình môi trѭӡng lѭu vӵc Mô hình dòng chҧy sông ngòi Mô hình cân bҵng nѭӟc tiӇu vùng % Mô hình lan truyӅn ô nhiӉm Mô hình biӃnÿәi sinh thái vùng vq Mô hình môi trѭӡng và con ngѭӡi
5.2 Xu thӃ phát triӇn mô hình hóa môi trѭӡng theo quy mô không gian mô không gian
Các diӉn biӃn trong chu trình thӫy văn là mӝt trong các yӃu tӕ quan trӑng cӫa các quan hӋ
môi trѭӡng - sinh thái. Sӵ biӃnÿәi khí hұu diӉn ra liên tөc tӯ mӭc toàn cҫu ÿӃn mӭc vi khí hұu trong mӝt không gian nhӓ ÿӅu có nhӳng quan hӋ tѭѫng tác. Ҧnh hѭӣng này ÿã
ÿѭӧc mӝt sӕ nhà thӫy văn môi trѭӡng mô phӓng tӯ nhiӅu cҩp qui mô không gian (Hình 5.2).
Hình 5.2 Xu thӃ phát triӇn mô hình thӫy văn môi trѭӡng theo quy mô không gian
NTTULIB
5.3 Giӟi thiӋu mӝt sӕ mô hình môi trѭӡng5.3.1 Mô hình biӃn ÿәi khí hұu toàn cҫu 5.3.1 Mô hình biӃn ÿәi khí hұu toàn cҫu
BiӃnÿәi khí hұu toàn cҫuÿang là mӕt vҩnÿӅ thӡi sӵ ÿѭӧc nhiӅu khoa hӑc trên thӃ giӟi quan tâm vì nó ҧnh hѭӣngÿӃn toàn bӝ hoҥtÿӝng sinh hoҥt, sҧn xuҩt, sinh thái môi trѭӡng trên toàn cҫu. Các mô hình nәi tiӃng vӅ khí hұuÿѭӧc phát triӇn tӯ Trung tâm Quӕc gia vӅ
Nghiên cӭu Khí quyӇn (the National Center for Atmospheric Research - NCAR) ӣ
Boulder, Colorado, USA, Phòng Thí nghiӋm Thӫy Ĉӝng lӵc hӑc Ĉӏa Vұt lý (the Geophysical Fluid Dynamics Laboratory) tҥi Princeton, New Jersey, Mӻ, Trung tâm Hadley vӅ Nghiên cӭu và Dӵ báo Khí hұu (the Hadley Centre for Climate Prediction and Research (in Exeter, UK), ViӋn Khí tѭӧng hӑc Max Planck (the Max Planck Institute for Meteorology) ӣ Hamburg, Germany. Chѭѫng trình Nghiên cӭu Khí hұu ThӃ giӟi (The World Climate Research Programme - WCRP), cӫa Tә chӭc Khí tѭӧng ThӃ giӟi (the World Meteorological Organization - WMO). Mӝt sӕ mô hình ÿã phát triӇn nhѭ:
¾ Bӝ Mô hình Luân chuyӇn Tәng quan (General Circulation Models - GCMs),
còn gӑi là Bӝ Mô hình Khí hұu Toàn cҫu (Global Climate Models), là mӝt mô hình máy tính chuyên dùng cho dӵ báo khí hұu toàn cҫu, tìm hiӇu khí hұu và phҧn ánh sӵ thay ÿәi khí hұu. Mô hình khӣi thӫy GCMs ÿѭӧc 2 nhà khoa hӑc Syukuro Manabe và Kirk Bryan tӯ Phòng Thí nghiӋm ThӫyĈӝng lӵc hӑcĈӏa Vұt lý (Mӻ) phát triӇn.
¾ Mô hình Khí quyӇn Toàn cҫu (Global Atmospheric Model - GAM) là mӝt phҫn cӫa bӝ mô hình chuyên vӅ khí hұu ÿѭӧc phát triӇn tӯ các phѭѫng trình vi phân dӵa vào các ÿӏnh luұt vұt lý, cѫ hӑc chҩt lѭu và hóa hӑc. Mô hình này tính toán tӕcÿӝ gió, chuyӇn hóa nhiӋt, bӭc xҥ mһt trӡi, ÿӝ ҭm tѭѫng ÿӕi và thӫy văn nѭӟc mһt (Hình 5.3).
¾ Mô hình nghiên cӭu tác ÿӝng khí hұu khu vӵc PRECIS (Providing Regional
Climates for Impact Studies) do Trung tâm Hadley vӅ Nghiên cӭu và Dӵ báo Khí hұu phát triӇn (Hình 5.4).
NTTULIB
--- TS. Lê Anh Tuҩn
42 Hình 5.4 KӃt quҧ dӵ báo sӵ gia tăng nhiӋtÿӝ toàn cҫu tӯ PRECIS
5.3.2 Mô hình quҧn lý lѭu vӵc
Mô hình Quҧn lý Lѭu vӵc (Watershed Management Model - WMM) ÿѭӧc phát triӇn bӣi nhà khoa hӑc ngѭӡi Mӻ Camp Dresser and McKee (CDM). WMM phát triӇn chӫ yӃuÿӇ
tính toán khҧ năng dung nҥp chҩt ô nhiӉm theo năm hoһc mùa theo dòng chҧy tràn xuӕng lѭu vӵc (Hình 5.5 và 5.6). Chѭѫng trình này hӳu dөng cho các nhà quҧn lý chҩt lѭӧng nѭӟc lѭu vӵc.
Hình 5.5 Trang chính mô hình WMM
NTTULIB Hình 5.6 Cҩu trúc Mô hình Quҧn lý Lѭu vӵc WMM
5.3.3 Bӝ mô hình thӫy lӵc - thӫy văn MIKE
MIKE là tên cӫa bӝ mô hình nәi tiӃng cӫa ViӋn Thӫy lӵcĈan Mҥch (Danish Hydrulics Institute - DHI) phát triӇn. Mô hình MIKE thӵc hiӋn tӕt viӋc mô phӓng các bài toán liên quanÿӃn thӫy văn môi trѭӡng nhѭ:
x Nghiên cӭu xâm nhұp mһn (Hình 5.7)
x Nghiên cӭu lNJ lөt
x Nghiên cӭu diӉn biӃn chҩt lѭӧng nѭӟc trên hӋ thӕng sông kênh.
x Nghiên cӭu xói lӣ và bӗi lҳng dòng sông.
NTTULIB --- TS. Lê Anh Tuҩn 44 1-1-1978 16-5-1979 27-9-1980 9-2-1982 24-6-1983 5-11-1984 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0 [m^3/s]
Hình 5.7 Ví dө kӃt quҧ phҫn mӅm MIKE 11 mô phӓng sӵ xâm nhұp mһnӣ ĈBSCL
Hình 5.8 Mô hình NAM cho quan hӋ mѭa - dòng chҧy lѭu vӵc
NTTULIB
5.3.4 Mô hình ô nhiӉm môi trѭӡng sinh thái nѭӟc ngӑt
Mô hình AQUATOX (Release 2.2) là mӝt phҫn mӅm mô phӓngҧnh hѭӣng cӫa các chҩt ô nhiӉm lên hӋ sinh thái nѭӟc ngӑt (Hình 5.9) . Mô hình này là mӝt cung cө tӕt cho các nhà nghiên cӭu sinh thái nѭӟc ngӑt, nhà thӫy văn môi trѭӡng và quҧn lý tài nguyên thӫy sҧn. Ĉây là mô hình miӉn phí do Cөc Bҧo vӋ Môi trѭӡng Mӻ phát triӇn. Phҥm vi ӭng dөng cӫa AQUATOX gӗm:
x Phát triӇn mөc tiêu dinh dѭӥngÿӏnh lѭӧng theo ÿiӇm cuӕi sinh hӑc mong muӕn.
x Ĉánh giá các yӃu tӕ tҥo stress do sӵ hӫy hҥi sinh hӑc quan trҳcÿѭӧc.
x Dӵ báo ҧnh hѭӣng thuӕc trӯ sâu và ÿӝc chҩt hòa tan khác vào thӫy sinh.
x Ĉánh giá tiӅm năng chӏuÿӵng cӫa hӋ sinh thái ÿӕi vӟi các loài xâm nhұp.
x Xácÿӏnhҧnh hѭӣng cӫa viӋc sӱ dөngÿҩt lên thӫy sinh.
x Xác lұp thӡi gian hӗi phөc cӫa cá và cӝng ÿӗng ÿӝng vҩt không xѭѫng sӕng sau khi giҧm mӭc tҧi ô nhiӉm.
NTTULIB
--- TS. Lê Anh Tuҩn
46
Tài liӋu tham khҧo
Grayson, R. and Bloschl, G., 2000. Spatial Patterns in Catchment Hydrology: Observations and Modelling. Cambridge University Press, Cambridge.
Hillel, D., 1986. Modelling in Soil Physics: A Critical Review. Future Developments in Soil Science Research. Soil Sci. Soc. Am., New Orleans.
Hughes, J. P., Lettenmaier, D. P. and Guttorp, P., 1993. A stochastic approach for assessing the effect of changes in synoptic circulation patterns on gauge precipitation. Water Resour. Res. 29, 3303-3315.
Popov, O. V., 1968. Underground flow into rivers. Gidrometeoizdat, Leningrad.
Tim, U. S., 1995. Coupling vadose zone models with GIS:Emerging trends and potential bottlenecks. Proc.ASA-CSSA-SSSA Bouyoucos Conference: Applications of GIS toModeling Nonpoint-Source Pollutants in the Vadose Zone. ASA-CSSA-SSSA, Madison, Wisc.
Woolhiser, D. A. and Brakensiek, D. L., 1982. Hydrologic System Synthesis. In: C. T. Haan, Johnson, H.P., Brakensiek, D.L. , (Ed.), Hydrologic Modeling of Small Watersheds. ASAE Monograph No. 5., St. Joseph, MI.
NTTULIB