Lưu vực sông Hương và tỉnh Thừa Thiên Huế nói chung có rất ít các số liệu quan trắc số liệu khí tượng thuỷ văn. Trước năm 1975 có 4 trạm quan trắc mực nước trên sông là Nguyệt Biểu (sông Hương), Vân Trình (sông Ô Lâu), An Nông (sông Nông), Cầu Truồi (sông Truồi) và 4 trạm đo mực nước vùng đầm phá là Ca Cút và Tân Mỹ (phá Tam Giang), Hoà Duân (đầm Thanh Lâm), Đá Bạc (đầm Cầu Hai). Các trạm quan trắc khí tượng là Huế, A Lưới,
Nam Đông. Số liệu đo đạc của các trạm không đồng bộ và bị thất thoát nhiều do chiến tranh. Nhìn chung các số liệu này có độ tin cậy thấp chỉ dùng để tham khảo. Sau năm 1975 đã có nhiều trạm quan trắc được xây dựng nhưng có một số trạm có thời gian hoạt động rất ngắn. Các trạm đo đạc dòng chảy thường được đặt gần phía thượng nguồn. Trong khi đó vùng hạ du của các sông chịu ảnh hưởng của thuỷ triều chỉ có các trạm đo mực nước. Điều này gây rất nhiều khó khăn cho việc phân tích tính toán thuỷ văn cho lưu vực.
Hình 2.3. Mạng lưới trạm khí tượng thuỷ văn trong lưu vực sông Hương Bảng 2.1. Tình hình quan trắc số liệu khí tượng thuỷ văn
TT Tên trạm
Toạ độ
Yếu tố đo Sông
Thời kỳ quan trắc
Kinh độ Vĩ độ
1 A Lưới 107013’ 16017’ X, U, V, Z 1976 - 2004
2 Thượng Nhật 107041’ 1608’ X, H, Q Tả Trạch 1979-2003 3 Nam Đông 107042’ 16010’ X, Z, T, U, V, N 1977-2004 4 Dương Hoà 107037’ 16019’ H, Q Tả Trạch 1986-1987 5 Bình Điền 107031’ 16021’ X, Q Hữu Trạch 1979-1985
6 Cổ Bi 107026’ 16030’ X, H, Q Bồ 1977-1985
7 Tà Lương 107023’ 16019’ X 1977-1999
8 Phú Ốc 107028’ 16032’ X, H Bồ 1977-2003
9 Huế (Kim
Long) 107033’ 16027’ X, Z, T, U, V, N, H Hương 1977-2003 10 Truồi 107047’ 16016’ X, H, Q Truồi 1993-1996
X: Mưa Z: Bốc hơi T: Nhiệt độ N: Nắng
V: Tốc độ gió U: Độ ẩm H: Mực nước Q: Lưu lượng
2.2.2. Kiểm tra số liệu và tính toán điền số mưa
Để đảm bảo số liệu mưa có thể sử dụng để chạy mô hình MIKE BASIN, ngoài việc chuyển đổi số liệu đã có về định dạng Time serie của mô hình cần phải điền đầy số liệu vào các tháng bị khuyết và kiểm tra các giá trị đặc biệt như giá trị lớn nhất và nhỏ nhất, xu hướng của chuỗi số liệu.
Kiểm tra tính đồng dạng của chuỗi số liệu được dựa trên sự so sánh về thống kê của hai chuỗi số liệu, trong đó một chuỗi số liệu được coi là đồng dạng và chuỗi kia được phân tích theo chuỗi thứ nhất trong cùng một yếu tố thời tiết. Hai chuỗi phải chọn tại hai trạm có cùng điều kiện khí hậu, cùng thời gian đo đạc, và phải thể hiện cùng một xu hướng theo thời gian cho dù có sự biến đổi về không gian. Trong mô hình Mike Basin trợ giúp công cụ Double- Mass để đánh giá tính đồng dạng của các yếu tố thời tiết giữa các trạm. Biểu đồ của phương pháp Double-Mass là các điểm được vẽ bởi các giá trị đo của hai trạm, các điểm được phân tích một cách trực giác xem nó có là các điểm liên tiếp thuộc một đường thẳng duy nhất hay không. Đây cũng là bước để kiểm tra các sai sót trong quá trình chuyển đổi dữ liệu sang dạng Time series.
Hình 2.4. Kiểm tra tính đồng dạng về lượng mưa của trạm Nam Đông và Thượng Nhật bằng phương pháp Double-Mass
Phần gián đoạn trong một chuỗi số liệu được nội suy số liệu của các trạm lân cận. Quá trình thay thế được đề xuất ở đây sử dụng công thức có xét đến tỷ trọng của yếu tố đo đạc và khoảng cách của các trạm. Công thức tính toán như sau:
22 22 22 dn db
da
dn Pn db
Pb da
Pa
Px
Trong đó: Px: Giá trị tính toán trạm cần tìm Pa, Pc: Giá trị đo đạc trạm đã có
da, db: Khoảng cách từ trạm cần tính đến các trạm tương ứng
2.2.3. Mô phỏng lượng mưa – dòng chảy mặt 2.2.3.1. Xác định tiểu lưu vực
Xác định các tiểu lưu vực được thực hiện trong mô hình Mike Basin.
Dựa trên các trạm thuỷ văn trên lưu vực, lưu vực tương ứng với mỗi trạm sẽ được xác định để mô phỏng mưa - dòng chảy mặt và xác định các thông số (hình 2.5)
Hình 2.5. Bản đồ các tiểu lưu vực
2.2.3.2. Xây dựng số liệu đầu vào cho mô hình NAM Số liệu đầu vào cho mô hình NAM bao gồm:
- Tên lưu vực và diện tích lưu vực - Các thông số đầu vào
- Số liệu mưa và bốc hơi, số liệu dòng chảy để thẩm định
Do đặc điểm có một hoặc nhiều hoặc không có trạm khí tượng nằm trong lưu vực và mỗi trạm khí tượng chỉ đại diện cho một vùng xung quanh.
Vì vậy khi sử dụng yếu tố đo đạc của các trạm để tính toán dòng chảy trong lưu vực cần xác định tỷ trọng của trạm đối với mỗi lưu vực. Tỷ trọng mưa của các tiểu lưu vực được tính toán bằng phương pháp đa giác Thiessen (hình 2.6).
Phương pháp đa giác Thiessen
Diện tích vùng ảnh hưởng của mỗi trạm được khống chế bởi các đường trung trực của các đoạn thẳng nối liền các trạm với nhau. Phương pháp này chỉ sử dụng cho các phép phân tích đơn giản về khoảng cách và phân bổ diện tích. Kết quả tính toán chỉ phụ thuộc vào vị trí các trạm nên chỉ có duy nhất một kết quả do đó kết quả tương đối mang tính khách quan.
Hình 2.6: Tính toán tỷ trọng mưa cho các tiểu lưu vực bằng phương pháp đa giác Thiessen
2.2.3.3. Mô phỏng
Tiến trình mô phỏng:
Tiến trình mô phỏng mưa dòng chảy mặt cho các lưu vực được thực hiện theo các bước sau:
1- Xác định các thông số đầu vào: Mưa, bốc hơi, diện tích lưu vực 2- Mô hình tự động xác định thông số
3- Phân tích kết quả 4- Hiệu chỉnh thông số
5- Quay lại bước 3 cho đến khi đạt được kết quả mong muốn 2.2.3.4. Kiểm nghiệm mô hình
Sử dụng mô hình NAM mô phỏng cho các lưu vực, kết quả cho thấy dòng chảy mô phỏng gần khớp với kết quả thực đo. Tiến hành phân tích, hiệu chỉnh các thông số sẽ được dòng chảy mô phỏng tương đối khớp với thực đo có thể sử dụng để mô phỏng tài nguyên nước trong khu vực nghiên cứu.
2.3 MÔ PHỎNG BÀI TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC, LẬP SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN