Dòng chảy ngầm đƣợc diễn toán thông qua một bể chứa tuyến tính theo thời gian với hằng số thời gian CKBF.
Bảng 2. 1: Các thông số chính trong mô hình NAM
Thông số Mô Tả
Lmax
Lƣợng nƣớc tối đa trong bể chứa tầng rễ cây. Lmax có thể gọi là lƣợng ẩm tối đa của tầng rễ cây để thực vật có thể hút để thoát hơi nƣớc.
Umax
Lƣợng nƣớc tối đa trong bể chứa mặt. Lƣợng trữ này có thể gọi là lƣợng nƣớc để điền trũng, rơi trên mặt thực vật và chứa trong vài cm của bề mặt đất.
CQOF
Hệ số dòng chảy mặt (0≤CQOF≤1). Quyết định sự phân phối của mƣa hiệu quả cho dòng chảy ngầm và thấm.
CKIF
CKIF là hằng số thời gian của dòng chảy sát mặt. CKIF cùng với Umax quyết định dòng chảy sát mặt. Nó chi phối thông số diễn toán dòng chảy
sát mặt CKIF >>CK12.
TOF Giá trị ngƣỡng của dòng chảy mặt (0≤TOF≤1). Dòng chảy mặt chỉ hình thành khi lƣợng ẩm tƣơng đối của đất ở tầng rễ cây lớn hơn TOF.
TIF Giá trị ngƣỡng của dòng chảy sát mặt (0≤TIF≤1). Dòng chảy sát mặt chỉ hình thành khi lƣợng ẩm tƣơng đối của tầng rễ cây lớn hơn TIF.
CK12
Hằng số thời gian cho diễn toán dòng chảy sát mặt và sát mặt. Dòng chảymặt và sát mặt đƣợc diễn toán theo các bể chứa tuyến tính theo chuỗi với cùng với một hằng số thời gian CK12.
CKBF
Hằng số thời gian dòng chảy ngầm. Dòng chảy ngầm từ bể chứa
ngầmđƣợc tạo ra sử dụng mô hình bể chứa tuyến tính với hằng số thời gian CKBF.
TG Giá trị ngƣỡng của lƣợng nƣớc bổ sung cho dòng chảy ngầm (0≤TG≤ 1). Lƣợng nƣớc bổ sung cho bể chứa ngầm chỉ đƣợc hình thành khi chỉ số ẩm tƣơng đối của tầng rễ cây lớn hơn TG.
Quy trình hiệu chỉnh:
1. Đầu tiên, điều chỉnh phù hợp về:
– Lmax và Umax cho cân bằng nƣớc; – CQof và CK1,2 cho đỉnh;
– CKBF cho dòng chảy đáy. 2. Lặp lại sự điều chỉnh cho tham số khác:
– Xác định thay đổi tham số, giống nhƣ để thúc đẩy kiểm tra; – Chỉ thay đổi tham số;
– Làm một số sự thay đổi quan trọng trong lần đầu.
Lộ trình kiểm định tự động
Việc kiểm định mô hình NAM cơ bản bao gồm 9 thông số mô hình liệt kê trong
Bảng 2.2, lộ trình kiểm định tối ƣu tự động có sẵn, đƣợc dựa trên một chiến lƣợc tối ƣu hóa đa mục tiêu trong đó bốn mục tiêu kiểm định khác nhau đƣợc cung cấp có thể đƣợc tối ƣu hóa một cách đồng thời.
Bảng 2. 2: Tham số kiểm định và phạm vi dò tìm tối ưu
Parameter (Thông số) Unit (đơn vị) Lower bound (Giới hạn dƣới) Upper bound (Giới hạn trên) Uma x [mm] 5 35 Lma x [mm] 50 400 CQOF [-] 0 1 CKIF [hours] 200 2000 CK12 [hours] 3 72 TOF [-] 0 0.9
TIF [-] 0 0.9
TG [-] 0 0.9
CKBF [hours] 0 1000
Phương pháp kiểm định tối ưu đa mục tiêu
Trong kiểm định tối ƣu đa mục tiêu, trong mô hình MIKE NAM có sử dụng 4 mục tiêu cho ngƣời sử dụng lựa chọn cần tối ƣu để xác định các thông số nhƣ sau:
1. Hàm mục tiêu ở đây sai số giữa tổng lƣợng dòng chảy mô phỏng và quan sát là bé nhất (tức sai số về cân bằng nƣớc là bé nhất);
2. Hàm mục tiêu là sai giữa đƣờng quá trình quan sát và thực đo là bé nhất; 3. Thống nhất giữa dòng chảy đỉnh: RMSE trung bình của dòng chảy đỉnh; 4. Thống nhất dòng chảy thấp: RMSE trung bình cho dòng chảy thấp. Sai số về tổng lƣợng
F1(θ) = (2.2) Trong đó:
Qobs,i là lƣu lƣợng quan sát tại thời điểm i; Qsim,i là lƣu lƣợng mô phỏng tại thời điểm i; θ:là bộ tham số mô hình đƣợc kiểm định;
N là số bƣớc thời gian mô phỏng.
Sai số trung bình giữa đƣờng quá trình mô phỏng và thực đo là bé nhất
F2(θ) = (2.2)
Hệ số xác định trong công thức (2.2) đƣợc một biện pháp chuẩn hoá của RMSE tổng hợp (chuẩn hoá với khía cạnh thay đổi của đƣờng thuỷ văn đƣợc quan sát). Do đó, sự tối ƣu hoá hàm mục tiêu (2.2) tƣơng xứng với chỉ số Nash R2.
Sai số trung bình giữa đỉnh đƣờng mô phỏng và thực đo là bé nhất RMSE F3(θ) = (2.3)
Trong đó MP là số sự kiện dòng chảy đỉnh trong thời gian kiểm định và nj là số bƣớc thời gian trong sự kiện số j. Dòng chảy đỉnh đƣợc xác định nhƣ là giai đoạn mà ở đó lƣu lƣợng đƣợc quan sát đƣợc dƣới mức giá trị ngƣỡng.
Sai số trung bình giữa chân đƣờng mô phỏng và thực đo là bé nhất RMSE
Trong đó Mj là số sự kiện dòng chảy thấp trong thời đoạn mô phỏng. Dòng chảy thấp đƣợc xác định là thời gian mà lƣu lƣợng quan sát dƣới mức giá trị ngƣỡng cho trƣớc.
Thuật toán tối ƣu hoá
Vấn đề tối ƣu hóa mục đích có thể đƣợc hình thành trong công thức sau: Min , (2.5)
Tham số kiểm định
Lộ trình kiểm định tự động đƣợc bao gồm trong tham số mô hình đƣợc chỉ ra trong Bảng 2.2