Khái quát mô hình NAM

Một phần của tài liệu Đánh giá tài nguyên nước lưu vực sông roòn trong điều kiện biến dổi khí hậu (Trang 66 - 73)

MôăhìnhăNAMădoăKhoaăTƠiăNguyênăn c và Th y l i thu căTr ngăĐ i h c Kỹ thu tăĐanăM ch xây d ngănĕmă1982.ăMôăhìnhăđ c sử d ng nhi u vùng khí h uăkhácănhauănh ăSrilanca,ăTháiăLan,ă năĐ , vv... và Việt Nam. Mô hình NAM xử lý m i l uăv cănh ăm tăđ năv riêng lẻ.ăDoăđó,ăcácăthôngăs và các bi n s c aămôăhìnhăđ cătrungăbìnhăhóaătrênătoƠnăl uăv c.

Hiện nay trong mô hình th yăđ ng l c MIKE 11 (do Viện Th y l căĐanăM ch - DHI xây d ng),ămôăhìnhăNAMăđưăđ c tích h pănh ălƠăm tămôđunătính quá trình dòng ch y từm a,ăcoiănh ămôăhìnhăMIKEă- NAM.

Mô hình NAM là mô hình thuỷvĕnămôăph ngăquáătrìnhăm aă- dòng ch y diễn ra trênăl uăv c. Là m t mô hình toán th yăvĕn,ămôăhìnhăNAMăbaoăg m m t t p h p các biểu th c toán h căđ năgi năđể mô ph ng các quá trình trong chu trình thuỷvĕn.ăMôăhìnhăNAMălƠămôăhìnhănh n th c, t tăđnh, thông s t pătrung.ăĐơyă là m tămôđunătínhădòngăch y từ m aătrongăb ph n m măth ngăm i MIKE 11 do Viện Th y l căĐanăM ch xây d ng và phát triển.ăĐ c gi i thiệu chi ti t m c ti p theo:

NAM = Giáng th y ậ Dòng ch y mặt ậ Mô hình 2.2.1. Các điều kiện ban đầu:

Cácăđi u kiệnăbanăđ u mô hình NAM bao g măhƠmăl ngăn căbanăđ u trong tr l ng b mặt và tr l ng t ngăđáy,ăcùngăv i các giá tr banăđ u c a dòng ch y tràn, dòng h i l uăvƠădòngăch yăc ăb n.

N uăxácăđ nhăđ c m t ô ch aăn c ng m th păh n,ădòngăch yăc ăb năbanăđ u từ c hai ô ch aăphíaătrênăvƠăphíaăd i th păh năc n ph iăđ căxácăđ nh. N u bao g m mô-đunătuy t, giá tr banăđ u c a tr l ng tuy t c n ph iăđ c tính.

N u mô ph ng bắtăđ u vào cu iămùaăkhô,ăthôngăth ng việcăđặt các giá tr ban đ u bằngăkhôngălƠăđ , trừ hƠmăl ngăn c trong t ngăđáyăvƠădòngăch yăc ăb n.

HƠmă l ng trong t ngăđáyă ph iăđ t kho ng 10- 30% dung tích ch a và dòng ch yăc ăb n ph iăđ c cho giá tr g n v i dòng ch yăquanăsátăđ c.

Tĕngăc ngă căđ nhăcácăđi u kiệnăbanăđ u có thể cóăđ c từ mô ph ngătr c đơyăchoănhi uănĕmăbằng cách ghi l iăcácăhƠmăl ngăđ ẩm thích h p c a t ng đáyăvƠădòngăch yăc ăb n cùng m t kho ng th iăgianătrongănĕmăkhiăbắtăđ u mô ph ng m i.

C uă trúcă môă hìnhă NAMă đ c xây d ng trên nguyên tắc x p 5 bể ch a theo chi u thẳngăđ ng và 2 bể ch a tuy n tính nằm ngang (hình 2.3).

Hình 2. 4: C u trúc c a mô hình NAM [13]

2.2.1.1. Bể tuyết tan:

Giáng th y s đ c gi l i trong bể tuy t khi nhiệtăđ 0oC, còn n u nhiệtăđ l n h nă0oC thì nó s chuyển xu ng bể ch a mặt:

) 2 . 2 0 (

0

0



 

= 

TEMP khi

TEMP khi

TEMP CSNOW

Qmelt

Trongăđó:ăCSNOWă=ă2ămm/ngƠy/KălƠăhệ s tuy t tan trong ngày.

Bể ch a tuy tătaăđ c kiểm soát bằngăcácăđi u kiện nhiệtăđ .ăĐ i v iăđi u kiện khí h u nhiệtăđ i ViệtăNam,ăkhôngăxétăđ n bể ch a này.

2.2.1.2. Bể chứa mặt:

L ng ẩm tr trên b mặt c a th c v t,ăcũngănh ăl ngăn căđi nătrũngătrênăb mặtăl uăv căđ căđặcătr ngăb iăl ngăn c tr b mặt. Umax đặcătr ngăchoăgi i h n tr n c t iăđaăc a bể này.

L ngăn c U trong bể ch a mặt s gi m d n do b căh i,ădoăth t thoát theo ph ngănằm ngang (dòng ch y sát mặt).ăKhiăl ngăn cănƠyăv tăquáăng ỡng Umax thì m t ph n c aăl ngăn căv tăng ỡng, PN này s ch y vào su iăd i d ng dòng ch y tràn b mặt, ph n còn l i s th m xu ng b mặt và bể ng m.

2.2.1.3. Bể sát mặt (bể tầng rễ cây)

Bể này thu c ph n rễ cây, là l păđ t mà th c v t có thể hútăn căđể thoát ẩm.

Lmaxđặcătr ngăchoăl ng ẩm t iăđaămƠăbể này có thể ch a.

L ng ẩm c a bể ch aănƠyăđ căđặcătr ngăbằngăđ iăl ng L. L ph thu c vào l ng t n th tăthoátăh iăc a th c v t.ăL ng ẩmănƠyăcũngă nhăh ngăđ năl ng n c s điăxu ng bể ch a ng măđể b sungăn c ng m.

2.2.1.4. Bốc thoát hơi nước:

Nhu c u b căthoátăh iăđ uătiênăđ c tho mãn từ l ng tr b mặt v i t căđ ti mănĕngăc a bể ch a mặt. N uăl ng ẩmăUătrongăl ng tr b mặt nh h nă yêu c u này, thì nó s l y ẩm từ t ng rễ cây theo t căđ Ea. Ea t ngă ng v i l ng b căh iăti mănĕngăEp và bi năđ i tuy n tính theo quan hệ l ng tr ẩm trongăđ t, L/Lmax, c aăl ng tr ẩm t ng th p. Ea =EpL/ Lmax

2.2.1.5. Dòng chảy mặt:

Khi bể ch a mặtăđưătrƠnăn c,ăUă≥ăUmax,ăthìăl ngăn c thừa PN s hình thành dòng ch y mặt và th m xu ngăd i. QOF là m t ph n c a PN tham gia hình thành dòng ch y mặt, t lệ thu n v i PN vƠăthayăđ i tuy n tính v iăl ng ẩm t ngăđ i, L/Lmax, c a t ng rễ cây.

) 3 . 2 ( /

0

1 / /

max max max





− − 

=

TOF L

L khi

TOF L

L khi TOF P

TOF L

CQOF L

QOF N

Trongăđó:ăă CQOF - hệ s dòng ch y mặtă(0ă≤ăCQOFă≤ă1);

TOF - ng ỡng c a dòng ch y mặtă(0ă≤ăTOFă≤ă1).

Ph n còn l i PN s th m xu ng t ngăd i. M t ph n DL c a ph năn c th m xu ng này, (PN-QOF), s lƠmătĕngăl ng ẩm L c a bể ch a t ng rễ cây. Ph n còn l i s thẩm th u xu ng t ngăsơuăh năđể b sung cho bể ch a t ng ng m.

2.2.1.6. Dòng chảy sát mặt:

Dòng ch y sát mặt QIFăđ c gi thi t t lệ thu n v i U và bi năđ i tuy n tính v iăđ ẩmăt ngăđ i c a bể ch a t ng rễ cây:

( ) (2.4)

/ 0

1 / /

max max 1 max





− − 

= −

TIF L

L khi

TIF L

L khi TIF U

TIF L

CKIF L QIF

Trongăđó:ă CKIF - là hằng s th i gian dòng ch y sát mặt;

TIF - là giá tr ng ỡng c a dòng sát mặtă(0ă≤ăTIFă≤ă1).

2.2.1.7. Bổ sung dòng chảy ngầm:

L ngăn c th m G, b sung cho bể ch a ng m ph thu căvƠoăđ ẩm c aăđ t t ng rễ cây:

( ) (2.5)

/ 0

1 / /

max max max





− − 

= −

TG L

L khi

TG L

L TG khi

TG L

QOF L

G PN

Trongăđó:ăTGă- là giá tr ng ỡng c aăl ngăn c b sung cho t ng ng mă(0ă≤ă TGă≤ă1).

2.2.1.8. Lượng ẩm của đất:

Bể ch a t ng sát mặt biểu th l ngăn c có trong t ng rễ cơy.ăL ngăm aăhiệu qu sau khi trừđiăl ngăn c t ng ch y mặt,ăl ngăn c b sung cho t ng ng m s b sungăvƠălƠmătĕngăđ ẩm c aăđ t t ng rễ cây L bằng m tăl ng DL:

G QOF P

DL= N− − (2.6)

2.2.1.9. Diễn toán dòng chảy mặt và dòng chảy sát mặt:

Dòng sát mặtăđ c diễn toán qua chu i hai h ch a tuy n tính v i cùng m t hằng s th i gian CK12. Quá trình dòng ch y mặtăcũngăd a trên khái niệm bể ch a tuy nătínhănh ngăv i giá tr th i gian bi năđ i.

) 7 . 2 / (

/

min max

min 12

min max

12





 

 

= −

OF L

L OF khi

CK OF

OF L

L khi CK

CK  Trongă đó:ă

OF là dòng ch y mặt (mm/h);

OFmin là gi i h n trên c a quá trình dòng ch y (OFmin= 0,4 mm/h);

Hằng s βă=ă0,4ăt ngă ng v i việc sử d ng công th căManningăđể mô ph ng dòng ch y mặt. Công th c trên, thể hiện rõ quá trìnhăđ ng l c c a dòng ch y mặt.ăTrongăkhiăđóătheoăNam,ădòngăch y mặt và dòng ch yătrƠnăđ c diễn toán nh ăm t bể ch a tuy n tính.

Hằng s th i gian c a quá trình dòng ch y mặt và sát mặtăđ c tính bằngăđ năv gi . Nó xácăđ nh hình d ngăvƠăđ nh c a quá trình th yăvĕn.ăCácăgiáătr đó ph thu c vào kíchăth c c aăl uăv căvƠăc ngăđ m a.ăHằng s này có thể đ c xácăđnh từ việc kiểmăđ nh th i gian xu t hiệnăđ nh c a quá trình. N uăđ nh quá trìnhăđ n quá ch m hoặc quá trễ thì có thể tĕng,ăgi măđể hiệu ch nh mô ph ng.

Công thc din toán dòng chy mt và dòng chy sát mt:

) 8 . 2 ( .

) 1

(

. )

1 (

/ 1 /

12 / 1 12

/



+

=

+

=

− −

− −

CK t i CK

t

CK t i CK

t

e OF e

QOF OF

e OF e

QOF OF

) 9 . 2 ( .

) 1

( e t/CK12 IFfi 1e t/CK QIF

IFf = − − + − −

2.2.1.10. Diễn toán dòng chảy ngầm

Dòng ch y ng măđ c diễn toán thông qua m t bể ch a tuy n tính v i hằng s th i gian CKBF:

) 10 . 2 ( .

) 1

( e t/CKBF BFi 1e t/CKBF G

BF = − − + − −

2.2.1.11. Bể chứa ngầm

L ng c păn c ng măđ c chia ra thành 2 bể ch a: bể ch aăn c ng m t ng trên và bể ch aăn c ng m t ngăd i. Ho t đ ng c a hai bể ch aănƠyănh ăcácă h ch a tuy n tính v i các hằng s th iăgianăkhácănhau.ăN c trong hai bể ch a này s t o thành dòng ch y ng m.

Dòng ch y tràn và dòng ch y sát mặtăđ c diễn toán qua m t h ch a tuy n tính th nh t.ăSauăđó,ăt t c các thành ph n dòng ch yăđ c c ng l i và diễn toán qua m t h ch a tuy n tính th hai, cu iăcùngăđ c dòng ch y t ng c ng t i cửa ra.

Các yêu c uăđ uăvƠoăc ăb năđ i v i mô hình NAM bao g m: các tham s mô hình,ăcácăđi u kiệnăbanăđ u, các s liệuăkhíăt ngă(m a,ăb căh i)ăcùngăcácăs liệu dòng ch yăsôngăđể hiệu ch nh và kiểm nghiệm mô hình.

Hình 2. 5: Chu trình th y văn [ ] a) Điều kiện ban đầu của mô hình

U - l ngăn căbanăđ u trong bể ch a mặt (mm).

L - l ngăn căbanăđ u trong bể ch a t ngăd i (mm).

QOF - c ng su t dòng ch y mặt sau khi diễn toán qua bể ch a tuy n tính (mm/h).

QIF - c ng su t dòng ch y sát mặt khi qua bể ch a tuy n tính (mm/h).

BF - c ng su t dòng ch y ng m (mm/h).

b) Hiệu chỉnh thông số mô hình:

Hiệu ch nh thông s mô hình nhằmăxácăđ nh các thông s c aămôăhìnhăđể cho đ ng quá trình tính toán phù h p nh t v iăđ ng quá trình th căđo.ăViệc hiệu ch nh các thông s mô hình có thể đ c ti n hành bằngă2ăph ngăpháp:ăph ngă pháp thử sai hoặcăph ngăphápăt iă u.

2.2.2. Các thông số cơ bản của mô hình Umax L ng tr b mặt t iăđa

Giá tr thôngăth ng: 10 ÷ 25 mm.

Lmax L ng tr t iăđaăt ngăđáy

Giá tr thôngăth ng: 50 ÷ 400 mm.

CQOF Hệ s dòng ch y b mặt, không có th nguyên;

Chiaăl ngăm aăthừa thành dòng ch yăvƠăl ng ng m, dùng để hiệu ch nh thông s đ nhălũ;

Giá tr thôngăth ng: 0,01 ÷ 0,99.

TOF Giá tr ng ỡng t ngăđáyăchoădòngăch y tràn mặt Ph thu c vào dòng ch y tràn mặt t iăđ uămùaăm a;

Giá tr thôngăth ng: 0,0 ÷ 0,7.

TIF Giá tr ng ỡngăd i c a dòng ch y sát mặt có giá tr nh h nă 1.

TG Giá tr ng ỡng t ngăđáyăchoăl uăl ng;

T m ngừngăl uăl ngăn c ng m t iăđ uămùaăm a;

Giá tr thôngăth ng: 0,0 ÷ 0,7.

CKIF Hệ s th i gian dòng ch y sát mặt, có th nguyên là th i gian (gi )-1. Thông s này nhăh ng không l năđ n t ngăl ng lũ,ăđ ngărútăn c.

Giá tr thôngăth ng: 50 ÷ 1000 gi .

CKBF Hệ s th i gian cho l trình dòng ch yăđáy;

Xácăđnh hình d ng c aăđ ng th yăvĕnădòngăch yăđáy;ă

Giá tr thôngăth ng: 500 ÷ 1000 gi .

CK1, CK2 Là hằng s th i gian cho dòng ch y tràn mặt;

Xácăđnh hình d ngăđ nh;

Giá tr thôngăth ng: 3 ÷ 48 gi .

Chúngăcóăliênăquanăđ năđ ẩmătrongăđ t. Khi các giá tr c aăng ỡng này nh h năL/Lmax thì s không có dòng ch y tràn, dòng ch y sát mặt và dòng ch y ng m. V Ủă nghĩaă v t lý, các thông s này ph n ánh m că đ bi nă đ i trong không gian c aăcácăđặcătr ngăl uăv c sông. Do v y, giá tr cácăng ỡng c aăl uă v c nh th ng l n so v iăl uăv c l n.

Umax, Lmax: Thông s kh nĕngăch a t iăđaăc a các bể ch a t ng trên và t ng d i. Do v y, Umax và Lmax chínhălƠăl ng t n th tăbanăđ u l n nh t, ph thu c vƠăđi u kiện mặtăđệm c aăl uăv c.

Khi U > Umax khiăđóăs cóăl ngăn c thừa PN. Trong th i kỳ khô h n, t n th t c aăl ngăm aătr c khi có dòng ch y tràn xu t hiện có thể đ c l y làm Umax

banăđ u.ăTh ng Umax trong kho ng từ 10-20mm.

Một phần của tài liệu Đánh giá tài nguyên nước lưu vực sông roòn trong điều kiện biến dổi khí hậu (Trang 66 - 73)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(127 trang)