Trong mơ hỡnh HEC – HMS chủ yếu sử dụng 4 module đầu là: Mơ hỡnh lưu vực, mơ hỡnh khớ tượng, module điều khiển và modul quản lý dữ liệu dạng chuỗi.
Mơ hỡnh lưu vực (Basin model) chứa cỏc yếu tố của lưu vực, liờn kết và cỏc thơng số của dịng chảy. Cỏc đặc trưng vật lý của khu vực và của cỏc sụng được miờu tả trong mơ hỡnh lưu vực. Cỏc yếu tố thủy văn như: lưu vực bộ phận, đoạn sụng, hợp lưu, phõn lưu, hồ chứa, đầm lầy được gắn kết trong một hệ thống mạng lưới để tớnh tốn q trỡnh dịng chảy. Cỏc q trỡnh tớnh tốn được bắt đầu từ thượng lưu đến hạ lưu. Toàn bộ lưu vực được mơ phỏng vào mơ hỡnh dưới cỏc thành phần.
Mơ hỡnh khớ tượng (Meteorologic Model): mơ hỡnh xỏc định cỏc trạm mưa trờn lưu vực, xỏc định cỏc trạm mưa ứng với cỏc lưu vực bộ phận và tỉ trọng tương
Mưa (X) Dũng chảy ( Y ) Đường quỏ trỡnh lũ
( Q ~ t ) Tổn thất ( P ) Đường lũ đơn vị qp Y = X - P Mễ HèNH HEC - HMS MƠ HèNH LƯU VỰC Mễ HèNH KHÍ TƯỢNG
MODULE ĐIỀU KHIỂN
MODULE QUẢN Lí DỮ LIỆU DẠNG CHUỖI
MODULE TỔNG HỢP DƯỚI DẠNG QUAN HỆ
ứng của từng trạm mưa, quản lý dữ liệu mưa và dũng chảy của cỏc trạm trong cựng một mơ hỡnh.
Cỏc chỉ tiờu điều khiển (Control Specifications) bao gồm cỏc thời khoảng tớnh tốn mơ phỏng, thời gian bắt đầu và kết thỳc tớnh tốn.
Mơ hỡnh quản lý dữ liệu dạng chuỗi: lưu trữ tài liệu mưa, dũng chảy theo thời gian.
Trong mụ hỡnh HEC – HMS cung cấp nhiều phương phỏp tớnh mưa, tổn thất, chuyển đổi dịng chảy và diễn tốn dịng chảy.
1- Tổn thất
Nước mưa điền trũng và thấm được gọi là lượng tổn thất trong HEC-HMS. Lượng điền trũng và thấm được biểu thị bằng lượng trữ nước trờn bề mặt của lỏ cõy hay cỏ, lượng tớch đọng cục bộ trờn bề mặt đất, trong cỏc vết nứt, kẽ hở hoặc trờn mặt đất ở đú nước khơng tự do di chuyển như dũng chảy trờn mặt đất. Thấm biểu thị sự di chuyển của nước xuống những vựng nằm dưới mặt đất.
Một tập hợp cỏc phương phỏp khỏc nhau cú sẵn trong mơ hỡnh để tớnh tốn tổn thất. Cú thể lựa chọn một phương phỏp tớnh tốn tổn thất trong số cỏc phương phỏp:
- Phương phỏp tớnh thấm theo hai giai đoạn: Thấm ban đầu và thấm hằng số (Initial and Constant);
- Phương phỏp tớnh thấm theo số đường cong thấm của cơ quan bảo vệ đất Hoa Kỳ (SCS Curve Number 1972);
- Phương phỏp tớnh thấm theo chỉ số đường cong của Cơ quan bảo vệ thổ nhưỡng Hoa Kỳ (Gridded SCS Number);
- Phương phỏp tớnh thấm theo hàm Green and Ampt;
- Phương phỏp tớnh thấm theo độ ẩm đất (Soil Moisture Accounting – SMA) Phương phỏp Deficit and Constand cú thể ỏp dụng cho cỏc mơ hỡnh liờn tục đơn giản. Phương phỏp tớnh độ ẩm đất bao gồm 5 lớp đước ỏp dụng cho cỏc mơ hỡnh mơ phỏng quỏ trỡnh thấm phức tạp và bao gồm bốc hơi.
Khỏi niệm cơ bản của phương phỏp này là: Tỷ lệ tiềm năng lớn nhất của tổn thất mưa fc, nú khơng đổi trong suốt cả trận mưa. Do vậy, nếu pt là lượng mưa trong khoảng thời gian từ t đến t + t, lượng mưa hiệu quả pet trong thời đoạn đú được cho bởi:
pet = pt – fc nếu pt fc pet = 0 nếu pt fc
Quỏ trỡnh thấm bắt đầu từ một cường độ thấm Ia nào đú, sau đú giảm dần cho đến khi đạt tới một giỏ trị khụng đổi fc. Tổn thất ban đầu được thờm vào mơ hỡnh để biểu thị hệ số trữ nước của lưu vực. Hệ số trữ nước là kết quả của sự giữ nước của thảm phủ thực vật trờn lưu vực, nước được trữ trong những chỗ lừm bị thấm hay bốc hơi gọi là tổn thất điền trũng. Tổn thất này xảy ra trước khi hỡnh thành dịng chảy trờn lưu vực. Khi lượng mưa rơi trờn lưu vực chưa vượt quỏ lượng tổn thất ban đầu thỡ chưa sinh dịng chảy.
Lượng mưa hiệu quả được tớnh theo cơng thức: pet = 0 nếu pi Ia
pet = pt - fc nếu pi Ia và pt fc (2.2) pet = 0 nếu pi Ia và pt fc
Những thụng số của phương phỏp này biểu thị cỏc đặc trưng vật lý cỏc lớp đất của lưu vực, điều kiện ẩm kỳ trước.
Nếu lưu vực ở điều kiện bóo hũa ẩm, tổn thất ban đầu sẽ tiến dần tới 0. Nếu lưu vực khụ hạn, tổn thất ban đầu sẽ lớn biểu thị lớp nước mưa lớn nhất rơi trờn lưu vực nhưng khơng sinh dịng chảy, điều này sẽ phụ thuộc vào địa hỡnh lưu vực,việc sử dụng đất, loại đất và việc xử lý đất.
* Phương phỏp tớnh thấm Green và Ampt
Green và Ampt đó đề nghị bức tranh giản hoỏ về thấm như minh hoạ trong hỡnh 1. Front ướt là một biờn giới rừ rệt phõn chia đất cú hàm lượng ẩm i ở bờn dưới với đất bóo hồ cú hàm lượng ẩm ở bờn trờn. Front ướt thõm nhập vào đất tới độ sõu L ở thời điểm t tớnh từ khi thấm bắt đầu. Trờn mặt đất cú một lớp nước đọng mỏng với chiều sõu h0 .