Hiệu chỉnh mơ hình mưa - dịng chảy (mơ hình NAM)
Hiệu chỉnh mơ hình là cơng việc rất quan trọng trong việc xây dựng và áp dụng mơ hình tốn. Các phương pháp để tiến hành hiệu chỉnh mơ hình bao gồm phương pháp thử sai và phương pháp tối ưu. Phương pháp thử sai chủ yếu là phương pháp dị tìm bằng cách thay giá trị của các thơng số để tìm ra bộ thơng số thích hợp nhất. Phương pháp này thường địi hỏi nhiều thời gian và công sức nhưng tận dụng được kinh nghiệm và kiến thức của người hiệu chỉnh nhiều hơn phương pháp tối ưu. Phương pháp dị tìm tối ưu được thực hiện dưới sự trợ giúp của máy tính dựa trên một hàm mục tiêu nào đó. Phương pháp này có ưu điểm là khả năng
vào vùng cực trị địa phương. Trong nghiên cứu này sử dụng kết hợp cả hai phương pháp này nhằm giảm bớt thời gian.
Mơ hình mưa - dịng chảy được hiệu chỉnh dựa vào số liệu thời đoạn giờ. Số liệu mưa tại các trạm đo mưa và bốc hơi được sử dụng để tính tốn. Số liệu lưu lượng thực đo từ tháng cùng thời gian và thời đoạn được dùng để hiệu chỉnh mơ hình. Giá trị các thơng số trong mơ hình mưa dịng chảy (NAM) sau khi hiệu chỉnh được ghi trong Bảng 7.
Sai số giữa lưu lượng tính tốn và thực đo trong bước hiệu chỉnh và kiểm nghiệm mơ hình được đánh giá theo chỉ số Nash-Sutcliffe.
2 , , 2 1 2 , 1 1 n obs i sim i i n obs i obs i Q Q R Q Q
Trong đó: Qobs, i: lưu lượng thực đo tại thời điểm thứ i Qsim, i: lưu lượng tính tốn tại thời điểm thứ i Qobs : lưu lượng thực đo trung bình các thời đoạn.
Kết quả hiệu chỉnh đường q trình lưu lượng tính tốn và đường q trình lưu lượng thực đo được trình bày trong các hình 5 và hình 6. Trên các hình này, sự trùng lặp khá tốt giữa số liệu đo đạc và kết quả tính tốn bằng mơ hình đã được ghi nhận.
Kết quả hiệu chỉnh các thơng số của mơ hình được trình bày trong Bảng 7 và Bảng 8.
Bảng 7: Giá trị các thơng số mơ hình mƣa- dịng chảy (NAM) Thơng số dịng chảy mặt và sát mặt
Trạm Umax Lmax CQOF CKIF CK1,2 TOF TIF
Hưng Thi 14.2 160 0.105 745.5 10.4 0.121 0.553 Ba Thá 23.9 271.0 0.296 606.6 10.2 0.113 0.103
Bảng 8: Kết quả hiệu chỉnh mơ hình mƣa - dịng chảy
Lưu vực Tên trạm Chỉ số Nash(%)
Thượng sông Đáy Trạm Ba Thá 71.1%
Sơng Bơi Trạm Hưng Thi 89.7%
Hình 5: So sánh giữa kết quả tính tốn hiệu chỉnh mơ hình mƣa dịng chảy
với số liệu lƣu lƣợng thực đo, trạm Ba Thá
Kiểm định mơ hình mưa - dịng chảy ( mơ hình NAM)
Kiểm định mơ hình là cơng tác kiểm tra lại mức độ phù hợp của mơ hình với bộ thơng số tìm được sau khi hiệu chỉnh thành cơng trên lưu vực tính tốn nhưng ở giai đoạn thời gian khác với thời gian hiệu chỉnh mơ hình.
Kiểm nghiệm mơ hình mưa – dịng chảy cũng dựa vào số liệu có thời đoạn giờ. Số liệu mưa tại các trạm đo mưa trong lưu vực và số liệu lưu lượng tại mặt cắt cửa ra của các lưu vực đó từ 1/8/2001 đến 7/8/2001 được sử dụng để kiểm định mơ hình. Kết quả kiểm nghiệm đường quá trình lưu lượng thực đo và đường quá trình lưu lượng tính tốn được trình bày trong các Hình 7 và Hình 8. Kết quả kiểm nghiệm chỉ số hữu hiệu của mơ hình được trình bày trong Bảng 9.
Bảng 9: Kết quả kiểm nghiệm mơ hình mƣa - dịng chảy
Lưu vực Tên trạm Chỉ số Nash
Thượng sông Đáy Trạm Ba Thá 91%
Sông Bôi Trạm Hưng Thi 81%
Bộ số thông số NAM trong bảng 7 sẽ được dùng để tính tốn dịng chảy trên các tiểu lưu vực, làm biên đầu vào cho mạng thủy lực một chiều và mạng hai chiều.
Hình 7: So sánh giữa kết quả tính tốn kiểm định mơ hình mƣa dịng chảy
Hình 8: So sánh giữa kết quả tính tốn kiểm định mơ hình mƣa dịng chảy với
số liệu lƣu lƣợng thực đo, trạm Hƣng Thi
3.1.2. Xây dự cơ sở dữ liệu cho mạng thủy lực một chiều MIKE 11 (1D)
Sơ đồ tính tốn
Do tính chất phức tạp của lũ lụt cũng như vấn đề thiếu số liệu vùng hạ lưu do vậy nghiên cứu sẽ mô phỏng cho một phần của lưu vực Nhuệ-Đáy, vị trí cửa ra hạn chế tại Ninh Bình thay vì đến Cửa Đáy.
Hệ thống sơng nghiên cứu tính tốn trong mơ hình thuỷ lực bao gồm 4 con sơng với 122 mặt cắt bao gồm: sông Nhuệ (26 mặt cắt), sông Đáy (62 mặt cắt), sơng Tích (20 mặt cắt) và sơng Hồng Long (14 mặt cắt), (hình 9, hình 10) trong đó:
- Sơng Nhuệ: Từ cống Liên Mạc tới nhập lưu với sông Đáy tại Phủ Lý
- Sông Đáy: Từ trạm sau đập Đáy tới trạm Ninh Bình
- Sơng Hồng Long: Từ trạm Hưng Thi tới nhập lưu với sông Đáy
- Sơng Tích: Từ Đồng Mơ tới nhập lưu với sơng Đáy tại Ba Thá
Số liệu mặt cắt được dùng trong tính tốn chủ yếu do Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn đo năm 2000, trừ sơng Nhuệ đo năm 1990. Nói chung số liệu về mặt cắt sử dụng trong mơ hình có độ tin cậy tương đối cao, chỉ có sơng Nhuệ do thời gian đo đạc đã lâu nên độ chính xác có giảm đi do các sơng hàng năm ln ln có sự biến động về địa hình.
thống kênh mương tưới và tiêu chằng chịt, đan xen nhau gây khó khăn trong việc lập mạng lưới thuỷ lực và chia lưu vực thành các tiểu lưu vực nhỏ, làm nhiệm vụ góp nước đổ vào các nhánh trong hệ thống sơng.
Dựa trên bản đồ địa hình 1:25000 với các đường đẳng cao đã tiến hành việc chia lưu vực sông Đáy – Nhuệ thành các lưu vực con. Sau đó tính tốn dịng chảy mà mỗi lưu vực con này gia nhập vào hệ thống khi có mưa thơng qua mơ hình mưa - dịng chảy (NAM). Như vậy trong mạng lưới thủy lực vẫn có xét đến sự góp mặt của hệ thống sơng nhỏ, kênh nội đồng.