và Olson (1974), trong khi đ−ợc thiết kế là mô hình phân bổ để sử dụng trên các vùng thu n−ớc nhỏ, về mặt bể ngoài cũng t−ơng tự giống nhau những mỗi mô hình hoàn toàn khác nhau về mặt mối quan hệ thành phần của chúng và ph−ơng thức đ−ờng dẫn dòng chảy.
Gần đây, kỹ thuật toán học đ−ợc biết đến nh− là phần trích yếu giới hạn đ−ợc áp dụng cho việc làm mẫu các l−u vực phân bố.
Tác phẩm của Ros và đồng nghiệp (1978) và của Klush cùng đồng nghiệp của ông (1978) là những đại diện cho nhũng nỗ lực nh− vậy. Phân tích yếu tố giới hạn có thể dễ dàng phù hợp với nhứng vùng có dạng đặc biệt (khác th−ờng); do đó, những mô hình này chia nhỏ một sự lựa chọn bất th−ờng nh− những vùng t−ơng tự về mặt thuỷ văn đ−ợc biết đến nh− là “đơn vị phản ứng thuỷ văn” tr−ớc khi tính toán tái tạo. Một trong những −u điểm quan trọng của yếu tố giới hạn những vấn đề cần giải quyết sự tổng hợp thời gian và không gian của các yếu tố bình ph−ơng là hiệu quả tính toán đã đ−ợc cải tiến. Beasley và đồng nghiệp (1980) làm trái kết quả sẵn có từ một mô hình yếu tố giới hạn và ph−ơng pháp thông th−ờng hơn cho một mô hình thông số phân bổ.
5.9 Lựa chọn các thành phần theo các mối quan hệ và theo các mô hình. các mô hình.
Ch−ơng giới thiệu đã chỉ ra rằng, không thể chọn giữa các mối quan hệ thành phần có thể tự thay thế cho việc làm mẫu dòng chảy toàn bờ hoặc bất cứ các thành phần thủy văn nào khác mà không cần lựa chọn tr−ớc trên một cấu trúc mô hình tổng thể. Một số l−ợng lớn các mô hình và mối quan hệ nhiều thành phần đã và đang đ−ợc phát triển. Tại sao các mô hình phức tạp thế tồn tại và sự lựa chọn hợp lý đ−ợc tạo ra nh− thế nào giữa chúng?
Tr−ớc tiên, một số l−ợng lớn các mối quan hệ thành phần và các mô hình tồn tại vì có sự phức tạp lớn của các quá trình đang đ−ợc tái tạo và kết quả phỏng đoán đơn giản cần thiết để đạt đ−ợc các mô hình thực tế. Mỗi ng−ời xây dựng mô hình sử dụng một mục tiêu khác nhau để thiết lập tầm quan trọng liên quan của các thành phần khác nhau. Việc này kết quát từ thực tế là hầu hết các mô hình đều đ−ợc khai triển để gọi tên một số vấn đề nhất định. Trong khi hầu hết các ng−ời xây dựng mô hình có những khuynh h−ớng đặc biệt cho bất cứ mô hình nào mà họ khai triển. Hầu hết họ đều thừa nhận rằng không có một mô hình đơn nào là tốt nhất. Các mô hình xác định tốt hơn mô hình khác cho những mục đích nhất định nh−ng không có mô hình đơn nào là đủ tiêu chuẩn cho tất cả các quá trình xung quanh d−ới mục đích của sự tái tạo mô hình. Hơn nữa, không có mô hình đơn nào có thể xuất bản trong t−ơng lai gần.
Mặc dù có một loạt các mô hình sẵn có, vẫn có thể phát triển một vài nghiên cứu chung giúp cho công việc lựa chọn chúng. Tuy nhiên, tất cả các nghiên cứu đ−ợc khai triển phải đ−ợc xem xét về mặt mục đích sử dụng. Một lời khuyên có ích cho ng−ời chọn một mô hình giữa một nhóm các mô hình mới đ−ợc thiết kế đặc biệt cho các (loại nhỏ của vấn đề) vấn đề nhỏ của sự liên hệ chủ yếu, ví dụ các mô hình nhất định làm giảm tối thiểu sự không chính xác trong việc dự đoán dung l−ợng dòng chảy hàng năm trong khi các mô hình khác lại tập trung vào tốc độ dòng chảy (khi có m−a).
ít nhất có 4 tiêu chuẩn có thể đ−ợc nhận định cho sự tính toán mô hình và sự lựa chọn:
a. Độ chính xác, chi tiết và loại dữ liệu đòi hỏi của dữ liệu ra của mô hình.
b. Giá cả của việc tiến hành mô hình
c. Số l−ợng và loại dữ liệu đòi hỏi bởi mô hình và
d. Đặc biệt cho các ứng dụng liên quan điến việc tạo những ảnh h−ởng cho các ô nhiễm từ nguồn phi điểm thì tính chính xác và ảnh h−ởng của sự phân bố không gian của các thông số có thể tính đ−ợc trên 1 trận m−a bằng sự kiện m−a cơ bản. Mỗi một trong 4 tiêu chuẩn đòi hỏi 1 nghiên cứu kỹ hơn.
Tiêu chuẩn đầu tiên, đòi hỏi tính chính xác hoặc chi tiết, là cho một mức độ quan trọng, một sự tuyên bố lại của nghiên cứu quan trọng hơn hết của mục đích sử dụng mô hình nào cũng chỉ là sự phỏng đoán thực tế. Mỗi một mô hình đều bị ảnh h−ởng lớn bởi các t− t−ởng (định kiến) nhận định tr−ớc của ng−ời thiết kế mô hinh quan tâm đến tầm quan trọng t−ơng đối của các quá trình nó hàm ý để nhận dạng. Do đó, một mô hình th−ờng sẽ xác định một số quá trình rất trong, trong khi tái tạo các quá trình khác rất kém. T−ơng tự nh− vậy, chi tiết của dữ liệu ra thay đổi rộng rãi, nó th−ờng bị khống chế bởi trạng thái tự nhiên cơ bản của cấu trúc mô hình.
Yếu tố thứ 2 đ−ợc xem xét trong việc lựa chọn một mô hình, và là yếu tố đòi hỏi ít sự nghiên cứu kỹ hơn, là giá cả thực hiện. Giá cả thực hiện đ−ợc mong muốn là tăng khi chi tiết của dữ liệu ra đ−ợc cung cấp bởi một mô hình. Trách nhiệm của ng−ời sử dụng là phải quyết định xem dữ liệu bổ xung chúng mình cho giá của nó.
Các đòi hỏi dữ liệu của bất cứ mô hình đ−ợc xem xét nào cũng là một yếu tố quan trọng và th−ờng là một yếu tố không cân xứng chính xác. Mọi ng−ời nên biết rằng dữ liệu có giá trị phải đ−ợc cung cấp cho bất cứ mô hình nào nếu các kết quả có ý nghĩa đ−ợc mong muốn. Tuy nhiên, trong khi lời nói “Garbagein - Garbage out” là một chân lý dù phải chỉ ra rằng ng−ợc lại - dữ liệu vào tốt thì cho kết quả tốt, không thực sự đúng. Câu nói sau đây là sự miêu tả hoàn chỉnh về chọn về thái độ nên khi lựa chọn một mô hình.
Tính chính xác của sự dự đoán mô hình bị giới hạn bởi cả tính giá trị của dữ liệu và sự đầy đủ cuả cả mối quan hệ (toán học) mà nó bao gồm:
Nói tóm lại, dữ liệu vào tốt nhất không thể đền bù cho sự không cân xứng cấu trúc hay mô hình không hoàn chỉnh các quá trình thống trị và các mối quan hệ hợp tác thành một mô hình để tái tạo những quá trình này có một ảnh h−ởng lớn lên tính chính xác cơ bản, với nó, có thể nhận rõ đặc điểm lợi ích của hệ thống.
Một điểm bổ xung cần đ−ợc thực hiện liên quan đến sự định giá yêu cầu dữ liệu của một mô hình. Sẽ dễ dàng hơn khi phát triển một cảm giác của sự hài lòng về một mô hình đòi hỏi ít dữ liệu thông số.
Bởi vì một mô hình xác định không đòi hỏi dữ liệu vào về sự thay đổi các đặc điểm vùng thu n−ớc không làm cho những đặc điểm này trở thành không quan trọng với hệ thống thực sự cũng không phải là trách nhiệm của ng−ời sử dụng mô hình.
Để phòng sự sử dụng một mô hình đòi hỏi một số giá trị thông số không sẵn có là không khôn ngoan. Các mô hình không đòi hỏi dữ liệu liên quan đến các thông số ảnh h−ởng tới quá trình tái tạo bắt buộc sự chấp nhận của ng−ời xây dựng mô hình giả thiết là hoặc:
a. Những thông số có thể bỏ qua hoặc
b. Chúng có thể tính đ−ợc trong một vài ph−ơng thức đơn giản sử dụng các hàng số cố định để nhận rõ đặc điểm những quá trình này. Ng−ợc lại khi dữ liệu cứng cho một mô hình không sẵn có, ta chỉ cần sử dụng chính mô hình để đánh giá độ nhạy của dữ liệu ra tới 1 dãy có thể thực hiện đ−ợc của giá trị cho các dữ liệu bỏ sót.
Dựa vào những khẳng định trên, nên chọn một mô hình dựa trên cơ sở sự liên quan bản chất của nó cho sự cần thiết xác định của ứng dụng. Tiếp theo, cố gắng lắp ráp một dữ liệu cơ sở. Giả sử một dãy các giá trị hợp lý do bất cứ thông số còn lại nào và thử xem những giá trị này đáng giá thế nào đối với các kết quả dự đoán. Nếu dữ liệu ra không có thay đổi đáng kể, thì tất cả các giá trị đó đều thỏa mãn. Nếu các kết quả rất nhạy cảm với các giá trị này, cần phải cố gắng hơn nữa để đạt đ−ợc một cơ sở chắc chắn hơn cho các gái trị.
Ngoài ra, nếu tình huống cuối cùng xảy ra, một điều gì đó đ−ợc chỉ ra về các mô hình thay thế. Hoặc là mô hình chi tiết không chính xác về ph−ơng thức trong đó nó tái tạo ảnh h−ởng của thông số này hoặc mô hình đơn giản hơn không đòi hỏi dữ liệu đó sẽ có những sai số lớn do việc bỏ qua những yêu cầu (hoặc là cả 2).
Cuối cùng, một trong những sự lựa chọn quan trọng nhất phải đ−ợc thực hiện liên quan đến việc lựa chọn mô hình thống nhất hoặc hay mô hình phân bố thông số. Nhìn chung, −u điểm cơ bản của yếu tố này có khuynh h−ớng tăng lên đối với những vùng n−ớc rộng lớn.
Đối với số l−ợng tăng lên của các ứng dụng liên quan đến vấn đề ô nhiễm tạo ra từ các nguồn phân bón điều rất cần thiết là các mô hình đ−ợc lựa chọn có thể đánh giá ảnh h−ởng của sự phân bố các thông số kiểm soát. Rất ít các quá trình vật lý - hóa học liên quan tới vấn đề không làm ô nhiễm phản ứng nh− hệ thống tuyến tính. Do đó, cách sử dụng trung bình số học để thể hiện một giá trị có hiệu quả cho các điều kiện không đồng đều th−ờng chỉ là một dự đoán sơ về ảnh h−ởng của sự phân bố không gian của các yếu tố tác động lẫn nhau ví dụ nh−: loại đất, địa hình... Overcase và Duidson (1980).
Vấn đề lớn nhất của vấn đề không gây ô nhiễm từ cả vùng nông nghiệp và thành thị là làm giảm m−a. Do đó, các nghiên cứu đ−ợc thiết kế xác định tính chặt chẽ của những vấn đề nh− vậy hoặc hiệu quả của ph−ơng pháp đối với việc tìm giải pháp cho chúng, phải có khả năng tái tạo một phản ứng của l−u vực đối với từng trận m−a thực tế hoặc giả thuyết. Điều này không có nghĩa là, sự tái tạo liên tục và tiêu chuẩn dài hạn là không liên quan với nhau. Thay vào đó, ng−ời ta nhận ra rằng một phần t−ơng đối lớn của sự ô nhiễm, đặc biệt là những phần % liên quan đến sự xói mòn đất từ vùng nông nghiệp, là kết quả do % nhỏ của lắng đọng hàng năm kết hợp với m−a không th−ờng xuyên nh−ng có c−ờng độ mạnh. Để xác định đ−ợc lợi nhuận dài hạn thì rất cần thiết phải có một đánh giá chính xác những ảnh h−ởng của các ph−ơng pháp xử lý trên những trận m−a này.
Tài liệu tham khảo
1. Amorocho,J. and G.T. Orlob. 1961.Nonlinear analysis of nonlinear systems.
Univ. of ealif., Water Res. Ctr. Contribution No. 40.
2. Annambhotia, V.S.S., 1969. Statistical properties of bed forms in alluvial (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
channels in relation to flow resistance. Ph.D. Dissertation, Univ. of Iowa, Iowa City, Iowa.
3. Beasley, D.B., B.B. Ross, V.0. Shanholtz and L.F. Huggins. 1980.
Comparison of Two Distributed Parameter Watershed Models. Proc. Hydrologic Modeling Symposium. ASAE Pub. No. 4-80. pp 196-205.
4. Bernard, M. 1936. Giving Areal Significance to Hydrologic Research on Small Areas. Headwaters Control and Use. Upstream Engr. Conf. U.S. Goy. Printing Office. pp. 5075.
5. Brakensick, D.L., 1967. Kinematic flood routing.rrans. Am. Soc. Agr. Eng.
10(3): 340-343. Brakensick, D.L. and C.A. Onstad. 1968. The synthesis of distributed inputs for hydrograph predictions. Water Resources Res. 4(l): 79- 85.
6. Brickman, A.D., J.C. Wambold and J.R. Zimmerman. 1971. An amplitude -
frequency description of road roughness. Highway Research Board Special Report 116: 53-67.
7. Burney, J.R. and L.F. Huggins. 1973. Hydraulics of shallow flows over
stable eroded sand surfaces defined by area spectra. Water Resources Res. Center Tech. Rept. No. 36, Purdue Univ., West Lafayette, IN.
8. Burwell, R.E., R.R. Allmaras and M. Amemlya. 1963. A field measurement
of total porosity and surface microrelief of soils. Proc. Soil Sci. Soc. Amer. 27: 697-700.
9. Chow, V.T., 1959. Open channel hydraulics. MeGraw-Hill, New York.
10.Chow, V.T., 1964. Runoff. In Chow, V.T. (ed), Handbook of applied
hydrology, MeGraw- Hill, New York.
11.Crawford, N. H and R.K. Linsley. 1966. Digital simulation in hydrology:
Stanford watershed model IV. Dept. Civil Eng. Tech. Rept. 39, Stanford Univ., Palo Alto, CA.
12.Currence, H.D. and W.G. Lovely. 1970. The analysis of soil surface
roughness. Trans. ASAE 13(6): 710-714.
13.Das, K.C., 1970. Laboratory modelling and overland flow analysis. Ph.D.
Dissertation, Purdue Univ., West Lafayette, IN.
14.Delleur, J.W., 1971. Personal communication.
15.Delleur, J.W. and R.A. Rao, 1971. Linear systems analysis in hydrology - the
transform approach, the kernel oscillations and the effect of noise. U.S.- Japan Bi-Lateral Sem. in Hydrol., Honolulu, Hawaii.
16.Dooge, 3.C.l., 1959. A general theory of the unit hydrograph. J. Geophys. Res. 64(l):241- 256.
17.Eagleson, P.S., 1970. Dynamic hydrology. MeGraw-Hill, New York.
18.Foster, G.R., 1975. Hydraulics of flow in a rill. PhD. Dissertation, Purdue
Unly., West Lafayette, IN.
19.Haan, C.T. 1977. Statistical Methods in Hydrology. Iowa State Univ. Press
20.Harbaugh, T.E. and Y.T. Chow. 1967. A study of the roughness of (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
conceptual river systems of watersheds. Proc. 12th Cong. I.A.H.R.: 9-17.
21.Heermann, D.F., R.J. Wenstrom and N.A. Evans. 1969. Prediction of flow
resistance in furrows from soil roughness. Trans. ASAE 12 (4): 482-485, 489.
22.Hewlett, J.D. and C.A. Troendle, 1975. Non-point and diffused water
sources: a variable source area problem. Watershed Management. ASCE Proceedings, Aug. 11-13. pp. 21-45.
23.Hicks, W.l., 1944. A method of computing urban runoff. Trans. ASCE 1217-
1268.
24.Horner, W.W. and S.W. Jens. 1943. Surface runoff determination from
rainfall without using coefficients. Trans. ASCE 107: 1039-1117.
25.Horton, R.E., 1938. The interpretation and application of runoff plat
experiments with reference to soil erosion problems. Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 3: 340-349.
26.Huggins, L.F. and E.J. Monke. 1966. The mathematical simulation of the
hydrology of small watersheds. Water Resources Res. Center Tech. Rept. No. 1, Purdue Univ., West Lafayette, IN.
27.Huggins, L.F., J.R. Bumey, P.S. Kundu and E.J. Monke. 1973. Simulation
of the hydrology of ungaged watersheds. Water Resources Res. Center Tech. Rept. No. 38, Purdue Univ., West Lafayette, IN.
28.Huggins, L.F., T.H. PodmorcaftdC.F. Hood. 1976.
Hydrologicsimulationusingdistributed parameters. Water Resources Res. Center. Tech. Rept. No. 82, Purdue Univ., West Lafayette, IN.
29.lzzard, C.F., 1942. Runoff from flight strips. Proc. Highway Res. Board 22: 94-99.
30.lames, D.L., 1970. An evaluation of relationships between streamflow
patterns and watershed characteristics through the use of OPSET a self calibrating version of the Stanford Watershed Model. Research Rept. No. 36, Water Resources Institute, Univ. of KY., Lexington, KY.
31.Kling, G.F. and G.W. Olson. 1974. The sediment transport computer model.
Cornell Agronomy Mimeo 7401 1, Dept. Agron., Comell Univ., ltbaca, NY.
32.Kuh, H., D.L. Reddell and E.A. Hiler. 1976. Two-dimensional model of
erosion from a watershed. ASAE Paper 76-2539. Am. Soc. of Agr. Engrs., St. Joseph, MI.
33.Kuipers, H., 1957. A relief meter for soil cultivation studies. Netherlands
Jour. of Agr. Sci. 50: 255-262.
34.Kundu, P.S., 197 1. Mechanics of flow over very rough surfaces. Ph.D.
Dissertation, Purdue Univ., West Lafayette, IN.
35.Lake, J. and J. Mornson, ed. 1977. Environmental impact of land use on
water quality: Final report on the Black Creek project-tech. rept. EPA- 905/9-77-007-B. pp. 177-203. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
36.Lighthill, M.J. and O.B. Whitham, 1955. On kinematic waves 1. Proc. Royal
Soc., London, Set. A, Vol 229: 281-316.
37.Linsley, R.K. Kohier and Paulus, 1969. Applied hydrology.
38.Merva, G.E., R.D. Brazee, G.O. Schwab and R.B. Curry. 1970. Theoretical
considerations of watershed surface description. Trans. ASAE 13(4): 462- 465.
39.Mitchell, J.K., 1970. Micro-relief surface depression storage. Ph.D.
Dissertation Univ. of IL, Urbana, IL.
40.Nash, J.E., 1957. The form of the instantaneous unit hydrograph. lnt'l.
Assoc. Sci. Hydrol. Pub. 45, Vol. 3: 114-121.
41.Overeash, M.R. and J.M. Davidson. 1980. Environmental Impact of